031 Mantenimiento de Instalaciones y Sistemas Neumaticos

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031 MICRO CAPACITACIÓN

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MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES Y SISTEMAS NEUMÁTICOS

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MICRO

Automación Micromecánica s.a.i.c M. Moreno 6546 B1875BLR Wilde . Buenos Aires . Argentina [email protected] . www.micro.com.ar Tel. Ventas: 011 4227 0595 y líneas rotativas . Fax: 011 4206 6281 Conmutador: 0114206 6285 y líneas rotativas . Fax: 011 4206 0228

< PREFACIO

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El vital interés de toda organización empresaria es la reducción de los costos, con el fin de mejorar su aptitud rentable. Sin embargo, y paradójicamente, muchas de ellas no prestan al mantenimiento la atención adecuada, y se observa con frecuencia que éste es deficiente, a veces abandonado y carente de un esquema organizado. Principalmente esto se debe a la falta de conocimiento de las fuentes reales de pérdida o deterioro del rendimiento productivo; y fundamentalmente a la falta de un balance entre las inversiones necesarias para lograr un eficiente sistema de mantenimiento y el beneficio obtenido por aumento de la capacidad productiva del sistema implantado. Es necesario abandonar viejos criterios industriales en donde el mantenimiento era considerado un “gasto innecesario”, e introducir el concepto moderno de que éste es una “inversión necesaria” que como tal, redituará beneficios muchas veces insospechados. En MICRO, a través de los cursos de capacitación, pretendemos crear un espacio de formación y entrenamiento en el área de la automatización industrial, para estudiantes, profesores, operadores, técnicos e ingenieros que decidan completar la propia formación. El diseño del manual está elaborado con criterios eminentemente prácticos, para facilitar un estudio ágil y actualizado de cada uno de los temas. El objetivo de éste y de todos los cursos MICRO es ofrecer un sistema de aprendizaje dinámico e interactivo de clases teórico-prácticas, en el cual el alumno avance en la especialidad, ejecutando de una forma práctica los conocimientos desarrollados en las clases teóricas. Siempre con una visión real y profesional, para poder aplicar estos conocimientos a las necesidades de su empresa, tanto en el campo de mantenimiento, como en el de producción. Esperamos haber construido una herramienta que les permita apropiarse significativamente del nuevo saber. Para contribuir al logro de los objetivos reseñados, sus comentarios al final del curso serán de inestimable utilidad.

Departamento de Capacitación [email protected] www.micro.com.ar

< INDICE

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CURSO 031 Mantenimiento de instalaciones y sistemas neumáticos 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Fundamentos técnicos - económicos del mantenimiento Objetivos del mantenimiento Tipos de mantenimiento Gravitación del mantenimiento preventivo en los costos Influencias de los cambios de diseño en el costo Planteo de un programa de aplicación La inspección en los equipos de producción Planillas y registros de mantenimiento Puesta a punto del sistema Ventajas del mantenimiento Instalación y mantenimiento de centrales de compresión Recomendaciones de instalación Puesta en marcha - Asentamiento del compresor Puesta en servicio Mantenimiento Lista de fallas más comunes

3.2

Instalación y mantenimiento de redes de distribución Diseño e instalación de redes de distribución Mantenimiento de la red

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Micro Capacitación

3 3.1

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1

Fundamentos técnicos y económicos del mantenimiento

Introducción En una planta industrial, en un taller, o en cualquier instalación cuyo funcionamiento debe estar garantizado para lograr un resultado determinado, una parte de la actividad desarrollada debe destinarse a prevenir y a corregir fallas puntuales o generales del sistema. Esta actividad, vital e imprescindible para seguir en marcha, es el mantenimiento. La palabra “vital” está íntimamente vinculada al mantenimiento. Todo ser vivo consume parte de su energía para asegurarse continuar vivo, “mantenerse” vivo. Para ello la naturaleza provee el poderoso instinto de conservación. Es notable la habilidad del hombre para imitar a la naturaleza. Ha podido dar “vida” a criaturas extraordinarias, infinitamente más poderosas que él, capaces de hacerlo casi todo: las máquinas. No obstante, haber alcanzado un muy alto grado de perfección, no implicó que haya sido posible dotar a las máquinas con instinto de conservación. El sistema más sofisticado de protecciones es insignificante frente a la capacidad de supervivencia de un zorro. Simplemente porque su instinto está preparado para reaccionar ante lo desconocido; y la computadora, cerebro de las nuevísimas protecciones de máquinas, sólo está preparada para reaccionar ante lo conocido, es decir, todo lo posible o imposible que pudo imaginar el hombre que la programó. Frente a lo desconocido, la respuesta será aleatoria, o no habrá respuesta. La supervivencia de la máquina depende del hombre. Es un desatino pensar que la gente de mantenimiento está allí, junto a una instalación, sólo por si algo falla o se rompe. Su primordial función es prevenir, aportar el instinto de conservación que la máquina, por perfecta que sea, no tiene. En este punto radica la esencia del mantenimiento y de su gente. 1.1

Objetivos del mantenimiento En términos generales los objetivos del mantenimiento pueden resumirse en: • Preservar el capital invertido de los equipos, instalaciones y bienes empresarios. • Alcanzar un máximo de horas productivas con un alto grado de confiabilidad y seguridad. • Lograr los objetivos anteriores con el mismo costo.

1.2 Tipos de mantenimiento Bajo la denominación “mantenimiento” se agrupa básicamente tres formas operativas diferentes con los objetivos comunes ya enunciados: 1. Mantenimiento correctivo de emergencia. 2. Mantenimiento preventivo. 3. Mantenimiento por modificación al diseño. Definiremos los alcances de cada uno de ellos.

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1.2.1

Mantenimiento correctivo de emergencia Son aquellos trabajos que necesariamente deben ejecutarse de urgencia en forma no programada, ante la manifestación de una falla que pone fuera de operación a máquinas o equipos de producción, y servicio considerados críticos. Este mantenimiento no puede programarse. Lo único realizable es tener mano de obra sin destino fijo, y asignarla a la reparación en forma inmediata. El mantenimiento correctivo por falla o de emergencia, es el que en forma más o menos organizada (si es que hay manera alguna de organizarlo) existe forzosamente en todas las plantas industriales, pues las fallas deben ser necesariamente reparadas para seguir produciendo.

1.2.2

Mantenimiento preventivo Consiste en una serie de inspecciones y trabajos realizados periódicamente, siguiendo un programa, a fin de evitar la materialización sorpresiva de fallas que puedan poner fuera de servicio a la máquina. Consiste en un conjunto de acciones programadas para la detección precoz y su corrección, mientras las anormalidades se encuentran todavía en “período de incubación”. La detección precoz y su corrección se pueden prever y programar en función del seguimiento de parámetros del equipo, cuya verificación es un claro indicio que permite predecir el momento en que los respectivos trabajos de corrección serán necesarios. A esta última modalidad se la conoce también como mantenimiento predictivo. Ejemplo El cambio o limpieza del elemento en un filtro de aire comprimido se ordenará cuando la caída de presión en el mismo supere un valor máximo prefijado (umbral). El objetivo primordial del mantenimiento preventivo es eliminar en lo posible al mantenimiento correctivo de emergencia.

1.2.3

Mantenimiento por modificaciones al diseño Es aquel cuyos esfuerzos están orientados al análisis de las fallas, sus causas y su eliminación mediante modificaciones en el diseño, para reducir o eliminar por completo la necesidad de todo tipo de mantenimiento. Ejemplo El encendido electrónico en los automotores ha minimizado, casi por completo, el mantenimiento de los platinos.

1.3

Gravitación del mantenimiento preventivo en los costos Veremos seguidamente la gravitación del mantenimiento preventivo sobre el costo total del mantenimiento. Este costo total se divide en:

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FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL MANTENIMIENTO

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a) Costo de las horas improductivas por mantenimiento correctivo de emergencia (lucro cesante por reparaciones de emergencia) b) Costo de las reparaciones del mantenimiento correctivo de emergencia (mano de obra y materiales) c) Costo de horas improductivas por mantenimiento preventivo (lucro cesante por inspecciones y reparaciones del mantenimiento preventivo) d) Costo de las reparaciones de mantenimiento preventivo (mano de obra y materiales) El siguiente gráfico muestra la variación de estos costos en función del porcentaje de mantenimiento preventivo aplicado.

El porcentaje de mantenimiento preventivo queda definido por: Horas-hombre de mantenimiento preventivo %MP =

x 100 Horas-hombre manteniendo total (Correctivo + Preventivo)

La curva 5 representa el costo total de mantenimiento, suma de los costos parciales indicados. De su análisis obtendremos las siguientes conclusiones: • La falta de mantenimiento preventivo ocasiona elevados costos. • El exceso de mantenimiento preventivo también ocasiona elevados costos. • Existe un porcentaje de mantenimiento preventivo para el cual el costo es mínimo. Éste será el porcentaje óptimo a aplicar. • Existe un entorno del porcentaje óptimo para el cual el costo del mantenimiento se mantiene por debajo del costo máximo aceptado para la gestión. Este campo se llamará satisfactorio, y determina el % MP mínimo y máximo a aplicar.

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MICRO

1.4

Influencias de los cambios de diseño en el costo Un programa global de mantenimiento deberá incluir también el estudio de posibles modificaciones en los diseños, cuyo objetivo será disminuir o anular por completo la necesidad de mantenimiento correctivo y/o preventivo sobre instalaciones y máquinas, o partes constitutivas de éstas. El objetivo enunciado constituye un “fin técnico”, pero en realidad lo que se persigue es un “fin económico”, que es la disminución de los costos de mantenimiento. El próximo gráfico muestra el impacto de las modificaciones en los diseños sobre los costos generales de mantenimiento.

Del análisis del gráfico se concluye que el porcentaje de mantenimiento preventivo óptimo se reduce con motivo de las modificaciones, obteniéndose también una considerable reducción en los costos del mantenimiento. Este estudio de modificaciones deberá encaminarse fundamentalmente a aquellos ítems de máquinas o equipos que demandan una elevada carga de mantenimiento preventivo, o a aquellas instalaciones que, por diseño defectuoso, generan excesivo mantenimiento en equipos vinculados a ellas. Ejemplo El diseño defectuoso de una red de distribución de aire comprimido genera excesivo mantenimiento en el equipamiento neumático abastecido por ella. Las modificaciones también resultan una solución válida cuando los costos generales de mantenimiento superan el valor máximo admitido para la gestión. Si bien las modificaciones pueden requerir significativas inversiones iniciales, éstas serán rápidamente amortizadas con el beneficio obtenido de la disminución del costo de mantenimiento del ítem en cuestión. Esto puede llegar a ser importante en instalaciones y equipos obsoletos, en donde la incorporación de modernos materiales y tecnologías permiten, con una baja inversión, obtener resultados altamente satisfactorios y redituables a corto plazo.

1.5

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FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL MANTENIMIENTO

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Planteo de un programa de aplicación Frente a la necesidad comprobada de implementar un plan de mantenimiento preventivo, surgirán en el responsable los siguientes interrogantes: ¿En qué áreas de la planta conviene implementarlo? Los primeros esfuerzos deberán orientarse hacia las áreas en donde las paradas comprometen seriamente el programa de producción, y ocasionan graves perjuicios económicos a la empresa. El área elegida deberá ser de magnitud comparable con la fuerza y calificación del personal, y en general con todos los medios disponibles para su implementación. No inicie su acción en áreas que “le quedan grandes”, evitará así un fracaso inicial muy difícil de revertir en esta especialidad. Extenderse en forma progresiva a áreas mayores pero sobre pasos seguros. ¿A qué equipos y/o instalaciones conviene aplicarlo, y a cuáles su aplicación no es aconsejable? En principio, los esfuerzos se orientarán a aquellos equipos críticos para la producción que presenten fallas más frecuentemente, y aquellos equipos comprometidos con la seguridad de los operarios y la planta en sí. El campo de acción se extenderá luego progresivamente. El orden de acción aconsejado será entonces: 1. Equipos de seguridad crítica. 2. Equipos críticos de producción. 3. Instalaciones de servicios críticos para la producción (usinas, centrales de compresión, de refrigeración, etc.) 4. Máquinas en línea de proceso o de fabricación continua. 5. Equipos corrientes de producción. 6. Instalaciones de servicios no críticos para producción. 7. Equipos, instalaciones (incluidas las edilicias) y servicios no relacionados con la producción. Los equipos a los cuales no es aconsejable su aplicación resultará de un estudio técnico-económico, que compare el costo operativo bajo un sistema de mantenimiento preventivo con el costo, utilizándolo a rotura con reparación o reposición del mismo cuando ello ocurra. ¿En qué momento se efectuarán las inspecciones y reparaciones del mantenimiento preventivo? Se utilizará como elemento de decisión el criterio de ocasionar la menor interferencia con producción, pero sin descuidar por ello la propia actividad. El orden aconsejado es el siguiente: 1. Durante los períodos inactivos programados por producción: fines de semana, turnos no productivos, cambios de turno, horas de almuerzo, etc. 2. Durante los paros de producción no atribuibles a mantenimiento: falta de materia prima, paros operativos de producción, etc. 3. Durante la producción y sin interrumpirla cuando fuese posible. 4. Durante los períodos programados por mantenimiento que impliquen la salida de operación del equipo. Esta última cuando las tres anteriores sean agotadas.

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¿Con qué frecuencia se deben efectuar las inspecciones y reparaciones de mantenimiento preventivo? La frecuencia más correcta de inspecciones y reparaciones será la determinada por el análisis de los costos de mantenimiento para diferentes valores de frecuencias. Sin embargo, frente a un problema concreto, no se tiene aún idea de los costos, y será necesario establecer una frecuencia para inspecciones y reparaciones apoyándose en: 1. 2. 3. 4. 5.

La experiencia acumulada por los operadores y supervisores de máquinas. Los registros de reparaciones efectuadas. Los historiales de máquina. Los datos recomendados por los fabricantes. El análisis técnico particular de cada equipo, considerando:

• Severidad del servicio: continuo, discontinuo, intensivo, accidental, a potencia máxima, nominal, baja potencia. • Aptitudes de la mano de obra de producción: personal entrenado, sin conocimiento previo, en entrenamiento, etc. • Condiciones ambientales: húmedo, ácido, seco, caluroso, polvoriento. • Edad del equipo. Si no se dispusiera de ninguna de estas fuentes, cosa poco probable, se estimará un valor teórico inicial que será luego ajustado con el tiempo hasta llevarlo a la condición óptima. La unidad de medida de la frecuencia podrá establecerse según distintos patrones, a saber: • Horas de funcionamiento de máquina. • Kilometraje recorrido. • Ciclos productivos. • Cantidad de piezas producidas. • Tiempo calendario. La unidad adoptada será la más adecuada a la forma operativa del equipo o instalación a mantener. Por ejemplo, en un automóvil convendrá hacerlo por kilometraje recorrido, mientras que en un edificio la unidad más adecuada será la del tiempo calendario. Recuerde que... La que mejor se adapta al equipo de producción, por su facilidad de control, es la de horas de funcionamiento de máquina. ¿Quiénes efectuarán las inspecciones y reparaciones de mantenimiento, y quiénes las programarán? Es deseable que las inspecciones las realicen mecánicos, electricistas o instrumentistas que tengan un buen conocimiento de las características operativas y constructivas de los equipos, los que además deberán contar con una hoja de ruta programada previamente. Muchas veces el operador mismo puede efectuar estas inspecciones. Los trabajos de mantenimiento, en cambio, deberán ser encarados por personal adecuadamente capacitado, provistos del herramental necesario, los repuestos y los elementos de consumo corriente. La programación de inspecciones debe ser efectuada por un técnico experimentado, siguiendo una secuencia armónica y continua de las tareas, sin perder de vista el aspecto económico.

1.6

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FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL MANTENIMIENTO

13

La inspección en los equipos de producción Las inspecciones de equipos de producción y servicios pueden dividirse en tres tipos: 1. Inspecciones diarias. 2. Inspecciones menores. 3. Inspecciones mayores.

1.6.1

Inspección diaria No debe ser más que una simple planilla de verificación (check list) que se completará antes de iniciar la operación o al final de la misma. Básicamente radica en comprobaciones visuales, que de ser posible se realizarán con el equipo funcionando. Normalmente esta inspección puede realizarla el operador de máquina.

1.6.2

Inspecciones menores Éstas son inspecciones de mayor importancia, y tienen por objetivo efectuar verificaciones para la detección precoz de anormalidades y futuras fallas. Dentro de este grupo distinguiremos cuatro subgrupos según su frecuencia:

1.6.2.1

Frecuencia

Horas - máquina Inspección

Semanal

40

Quincenal

80

Mensual

160

Trimestral

480

Inspección semanal Es una inspección básica, adecuada a máquinas que operan 8 horas diarias, 5 días por semana. Contiene básicamente ítems de inspección visual y de verificación, aplicable generalmente a elementos mecánicos de elevada solicitación dinámica.

1.6.2.2

Inspección quincenal Incluirá todos los ítems de la inspección anterior, más un listado de ítems suplementarios de medición de algunas condiciones operativas como: pérdida de carga, vibraciones, ruido, temperatura, fugas, juegos en partes móviles, etc., y algunos ajustes menores de corrección y puesta a punto. Puede ser necesario detener la máquina para su realización. Aplicable a elementos dinámicos de solicitación moderada.

1.6.2.3

Inspección mensual Incluye los ítems de las anteriores inspecciones, más algunos ítems suplementarios relacionados con zonas o elementos importantes de la máquina, sometidos a dinámicas restringidas. Además puede involucrar ajustes, cambios y pruebas. Normalmente requiere parada de máquina.

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1.6.2.4

Inspección trimestral Se compone de los ítems de las inspecciones anteriores, más los ítems suplementarios generalmente de prueba y verificación “in situ” de sistemas y unidades componentes, y el cambio de partes por vencimiento de su vida útil. La máquina debe estar forzosamente fuera de servicio, circunstancia que se programa debidamente. Se aplica a elementos de dinámica restringida, y los del tipo estructural; salvo los ítems de cambio periódico.

1.6.3

Inspecciones mayores Ésta incluirá todos los ítems de las inspecciones menores, más los propios generalmente destinados a elementos estructurales, conjuntos de dinámica muy limitada, y en general a elementos no considerados fundamentales desde el punto de vista operativo pero sí desde el punto de vista estructural de la máquina. Normalmente se efectúa cada tercio o cuarto de la vida de la misma. Todas las inspecciones estudiadas darán origen a: • • • •

1.7

Pequeñas reparaciones y ajustes. Recomendaciones de mejoras, modificaciones, etc. Órdenes de trabajo de taller mecánico o eléctrico. Alertas inmediatas ante peligro de paros inminentes.

Planillas y registros de mantenimiento Buena parte del éxito de la tarea de mantenimiento dependerá de los aspectos organizativos del sector. La cantidad de equipos sujetos a mantenimiento puede ser grande, y en consecuencia será grande también el volumen de la información manejada; lo que hace necesario establecer un modo simple, efectivo, y dinámico para ordenar dicha información. Esta organización se basará en cinco documentos imprescindibles: • • • • •

Registros de reparaciones o fichas de máquinas. Planillas de inspección. Planillas de lubricación. Planillas de reparación. Registros de existencia de repuestos.

Analizaremos seguidamente la función y contenido de cada uno de ellos. 1 . 7. 1

Registro de reparaciones o fichas de máquina El propósito es el de desarrollar y mantener actualizada una “historia clínica” del equipo en todo lo relacionado con sus fallas y reparaciones; constituyéndose en un permanente elemento de consulta, del cual podrán extraerse importantes conclusiones futuras, tendientes a optimizar la tarea de mantenimiento, como puede ser: la disminución de frecuencias de inspección, la necesidad de cambios de diseño y hasta predecir fallas en forma estadística. La información mínima a consignar en este documento será: • Nombre, número del equipo, y ubicación en la planta. • Nombre del fabricante, modelo, número de serie, capacidad, potencia del hacinamiento, tensiones de servicio, etc.

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FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL MANTENIMIENTO

• • • • • • • 1 . 7. 2

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Fecha de incorporación al servicio. Costo de origen y de instalación. Fecha en que se realizan trabajos de mantenimiento. Naturaleza de las fallas, sus causas, y las reparaciones realizadas. Costo de materiales utilizados en las reparaciones. Horas - hombre insumidas por las reparaciones. Horas - máquina improductivas (sólo las ocasionadas por mantenimiento)

Planillas de inspección Es el documento donde se registran los datos relevados durante las inspecciones programadas, a efectos de detectar estados anormales de operación. El contenido mínimo de esta planilla será: • • • • • • • • • •

1 . 7. 3

Identificación del o de los equipos a inspeccionar. Ubicación dentro de la planta. Fecha de inspección. Frecuencia de inspección. Especialidad que debe encarar la inspección. Listado de ítems a inspeccionar. Descripción de las tareas para cada ítem. Observaciones y novedades resultantes de la inspección. Recomendaciones de acciones a tomar. Carácter de las acciones (emergencia, urgencia, programado, rutina, etc.)

Planillas de lubricación Es el documento de control y registro más elemental del mantenimiento preventivo. En ella se consignarán: • • • • • •

1 . 7. 4

Identificación de los equipos a lubricar. Ubicación de los equipos en la planta. Identificación de los puntos a lubricar y frecuencia. Cambios de lubricantes y frecuencias de cambio. Cantidades de lubricante y especificaciones de los mismos. Observaciones y recomendaciones del lubricador.

Pedidos de reparación Es la planilla para solicitar, luego de las inspecciones, los trabajos de corrección preventivo cuando un ítem observado se encuentre en condición o estado anormal, a efectos de que la reparación sea planificada por la oficina de programación y control. La planilla deberá contener como mínimo: • • • • • • • • •

Máquina o equipo que requiere reparación. Ubicación dentro de la planta. Fecha y hora del requerimiento. Descripción de la falla. Carácter del trabajo: emergencia, urgencia, programado, rutina, paro de producción. Horas hombre estimadas. Disponibilidad de la máquina. Fecha y horario para la reparación. Especialidades que deben intervenir. Horas - hombre asignadas por especialidad.

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• • • • • •

Necesidad de trabajos por terceros. Necesidad de repuestos. Fecha y hora de comienzo, y terminación del trabajo. Descripción del trabajo realizado. Horas de máquina parada. Firma del supervisor.

Cuando las reparaciones sean de elevado costo, normalmente se incluirá también una estimulación más o menos precisa, y requerirá aprobación previa a un nivel superior. 1 . 7. 5

Registros de existencia de los repuestos Su misión es mantener en forma actualizada los stocks de repuestos de máquina utilizados por mantenimiento. Es conveniente confeccionar una por equipo, o por grupo de equipos idénticos cuyos repuestos son comunes. En otros casos, resulta también conveniente agruparlos según el rubro de repuestos, por ejemplo rodamientos. La información que deben contener estos registros será: • Máquinas o equipos a los que son destinados. • Denominación de los elementos, características, proveedor, número de código de proveedor, etc. • Plazo de entrega (define las cantidades a reponer) • Cantidad en existencia. • Cantidades consumidas por período. • Niveles mínimos de reposición. • Cantidades a reponer.

1.8

Puesta a punto del sistema Después de algún tiempo de implementado, requerirá algunas correcciones o ajustes tendientes a su optimización. Estos ajustes o correcciones pueden ser de distinta naturaleza, y no siempre resultan evidentes. Antes de tomar cualquier acción correctiva será necesario realizar un análisis detallado que ponga en relieve las variables intervinientes, y permitiendo por consiguiente tomar las decisiones acertadas. El planteo de los siguientes interrogantes podrá resultar de utilidad. ¿Es correcta la frecuencia de inspecciones? Analizamos las planillas de inspección, veremos que algunos ítems experimentan síntomas de falla en un período muchas veces superior al que existe entre inspecciones. Disminuimos la frecuencia sobre éstos. En otros probablemente tendremos la necesidad de aumentarla. No hagamos cambios drásticos. Los ajustes deberán ser progresivos. ¿Es correcta la cantidad de ítems inspeccionados? Analizamos nuevamente las planillas de inspección y los registros de máquina. Observaremos que algunos ítems “no fallaron nunca”. Estudiamos la posibilidad de eliminar algunos de éstos, o al menos disminuirles la frecuencia de inspección. Seamos progresivos.

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FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL MANTENIMIENTO

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¿Qué calidad tienen las inspecciones? La calidad de una inspección está determinada por: • La aptitud del procedimiento utilizado. • La aptitud de los inspectores. Muchas veces, aunque de frecuencia correcta, las inspecciones no son del todo efectivas. Ello puede deberse a un incorrecto procedimiento seguido durante la inspección, o a una ineptitud de los inspectores. Analizamos los procedimientos utilizados, modificamos si fueran incorrectos, y veremos la necesidad o no de capacitar al personal de inspección. ¿Qué calidad tienen las reparaciones? La calidad de una reparación está determinada por: • La aptitud del procedimiento empleado. • La aptitud de la mano de obra utilizada. • La calidad de los repuestos. Al igual que en el punto anterior, estudiamos detenidamente los procedimientos de reparación, consultamos con el fabricante del equipo, y modificamos convenientemente. La mano de obra juega un rol importantísimo en las reparaciones; evaluamos el grado de capacitación que tienen los gremios encargados del trabajo y capacitamos si fuera necesario. Analizamos si los repuestos son legítimos o de calidad comprobable; luego decidimos cambios de proveedor, y tipo de repuesto más conveniente. ¿Qué modificaciones podrán hacerse en el diseño a fin de reducir fallas e inspecciones? Comparamos su actual diseño con similares más modernos, utilizamos su propia experiencia, también consultamos con los fabricantes o personal especializado con lo que cuente la planta. ¿Qué aptitud tienen los operarios? Analizamos la forma en que se opera la máquina. Muchas fallas son atribuibles a mala operación. Si es necesario coordinamos con producción el adiestramiento del personal. ¿No resultará conveniente reemplazar la unidad completa? La edad de la máquina o equipo influye notablemente en los requerimientos de mantenimiento. Las máquinas antiguas necesitan más mantenimiento preventivo que las nuevas para lograr su operatividad dentro de límites económicamente razonables. Sin embargo, cuando aún con mucho mantenimiento preventivo las paradas por falla son frecuentes, debería hacerse un análisis tendiente a poner en relieve la conveniencia de su reemplazo o no. Un estudio económico de pérdidas anuales puede ser decisivo en el tema. El análisis realizado confirmará: • Aumentos o disminuciones de las frecuencias de inspección. • Aumentos o disminuciones del número de ítems a inspeccionar. • Necesidad de capacitar a las personas de mantenimiento y/o producción. • Modificaciones en los procedimientos de inspección y/o reparación. • Necesidad de cambiar marca, tipo, o proveedor de repuestos. • Modificaciones en el diseño. • Reemplazos de máquinas o equipos obsoletos.

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Concluiremos diciendo que la acción correctiva a tomar será la suma de varias acciones simultáneas, las que correctamente armonizadas permitirán llevar al sistema de mantenimiento a operar a su punto óptimo de costo mínimo. 1.9

Ventajas del mantenimiento Un sistema eficiente de mantenimiento permitirá: • Minimizar reparaciones de emergencia o en crisis (no planificada), generalmente para “salir del paso”. • Programar reparaciones, y realizarlas en momentos oportunos sin afectar seriamente la producción. • Aumentar el rendimiento productivo de las máquinas por disminución de los tiempos de parada. • Mejorar el balance de la carga de trabajo de producción. • Disminuir las horas-hombre de producción. • Reducir la necesidad de equipos de reserva (stand by). • Aumentar la seguridad personal, creando imagen de respaldo en el usuario. • Asegurar calidad uniforme, creando imagen de respaldo en el usuario. • Disminuir los stocks de repuestos. • Reducir los costos de fabricación. En síntesis, el mantenimiento correctamente implementado constituye un arma poderosa para eficientizar el sistema productivo, y en consecuencia reducir los costos.

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2

Instalación y mantenimiento de centrales de compresión

Introducción Si bien la finalidad primordial de este apartado es dar directivas generales de mantenimiento, tanto la instalación como la operación tienen una influencia de tal magnitud sobre aquél, que necesariamente también deben ser incluidos. Una instalación deficiente elevará seguramente los costos de mantenimiento, en tanto una práctica de operación correcta podrá ser asimilada a un buen mantenimiento preventivo. Dentro de los alcances de estas directivas solamente es posible hacer una presentación general de los principales ítems relacionados con la instalación, puesta en marcha, operación y mantenimiento de los equipos. Si bien la mayoría de los puntos tratados se relacionan con la generación del aire comprimido, también son de aplicación cuando se opera con otros gases. 2.1

Recomendaciones de instalación Una instalación original cuidadosamente planeada y ejecutada, incluyendo todo el equipamiento adecuado, es de un valor inconmensurable en lo que a sencillez de operación, confiabilidad del servicio y mantenimiento se refiere.

2.1.1

¿Centralizar o descentralizar la instalación? La primera decisión a tomar al momento de planificar la instalación de compresores es, si éstos deben estar centralizados o no. En otras palabras ¿debe haber una única central de compresión abasteciendo todas las demandas de la planta, o varias distribuidas por las áreas atendiendo las demandas locales? Analizaremos seguidamente las ventajas de una y otra instalación.

2.1.1.1

Ventajas de la instalación centralizada • La superficie ocupada resulta menor que la suma de las superficies parciales de una instalación descentralizada. • La inversión inicial es más baja, ya que resulta menor la capacidad total instalada: servicio + reserva, compresores + equipos complementarios. • Los costos de energía son menores al poder instalar unidades de compresión de mayor capacidad, y por ende de mejor rendimiento. • Es más fácil la aplicación centralizada de técnicas de conservación de energía y recuperación del calor, ya que aumenta aún más el rendimiento de la instalación. • Los costos de supervisión y mantenimiento resultan más bajos.

2.1.1.2

Ventajas de la instalación descentralizada 1) El punto de generación resulta más cercano al centro de gravedad de los consumos de cada área. Se minimizan cañerías principales y ramales secundarios. 2) Las cañerías resultan más cortas, por lo que a igual diámetro se reducen las pérdidas de carga y también las fugas. 3) La presión, caudal y calidad del aire pueden adecuarse a las necesidades de cada sector en particular. 4) Las fluctuaciones del consumo de un área no afecta a las restantes. 5) Las paradas por falla sólo tienen un efecto local.

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Si bien cada industria merece un estudio particular que permita determinar la conveniencia de una u otra instalación, en la gran mayoría de los casos, la elección se vuelve hacia la centralización, básicamente por menor inversión inicial, mayor eficiencia y más bajos costos de mantenimiento. Dada la incidencia que la energía tiene sobre el costo de generación, es sin dudas la mayor eficiencia la consideración más importante al decidir alternativas relacionadas con una instalación de aire comprimido. Un estudio del costo de generación en una instalación centralizada, al cabo de diez años, arroja la siguiente composición: • 80% energía. • 14% capital. • 6% mantenimiento. Si sobre la base de esta composición del costo comparamos dos posibles soluciones y asumimos un mantenimiento constante del 6% para ambas, deducimos que un rendimiento del 5% superior en una de ellas, justificará una inversión inicial del 28% más elevada. Sol. 1

Sol. 2

Variación

Energía

80

76

-5%

Capital

14

18

+28%

Mantenimiento

6

6

0%

Total

100

100

Es obvio que la instalación más eficiente (aquella de menor consumo de energía) será la que pagará los mejores dividendos aún cuando la inversión inicial resulte superior. 2.1.2

Ubicación de los equipos Independientemente de que se haya optado o no por una instalación centralizada, es recomendable instalar los compresores y sus equipos complementarios: postenfriadores, tableros de comando, etc. en un recinto; sala de compresores, aislado del área de producción frecuentemente nocivas para su funcionamiento, por la presencia de polvo, humedad y temperatura elevadas. Es muy común que en esta sala se centralicen también otros servicios de producción, como ser vacío y vapor; por lo que los compresores compartirán espacio con otros equipos. Un estudio minucioso de la distribución de la sala, y en particular de la ubicación de los compresores, puede resultar de inestimable valor a la hora del mantenimiento. Sin pretender agotar el tema, los siguientes lineamientos pueden resultar de utilidad frente al caso: 1) Agrupar los equipos según servicio y tipo, formando bloques definidos. No entremezclar equipos de distinta naturaleza y servicio; esto sólo conduce a instalaciones desordenadas y poco funcionales. 2) Cuando se trate de equipos iguales prestando un mismo servicio, intentar modular una solución individual que luego se repita para todos; esto permitirá obtener conjuntos ordenados, y simplificar el tendido de cañerías. 3) Reservar espacio para futuras ampliaciones del parque de compresores, sin que se altere el concepto de grupo y el de la modularidad, ambos mencionados en los dos puntos anteriores. 4) Prever espacio suficiente alrededor de los equipos, para realizar con comodidad

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2

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

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todas las tareas de mantenimiento. Dejar alrededor de cada equipo un mínimo de 1 metro que le permita inspeccionar y desarmar con comodidad, sin tropezar con otras máquinas o paredes. Este espacio será compartido entre equipos de una misma batería. 5) Prever que todos los elementos de la instalación queden ubicados en lugares de fácil acceso, y que las distintas conducciones eléctricas y cañerías resulten sencillas y claramente identificables. 6) Ubicar los equipos que más calor disipan en los lugares más frescos y mejor ventilados de la sala. 7) Nunca instalar los compresores, y en especial los refrigerados por aire, cerca de equipos o conducciones que radien calor como hornos, calderas, motores de combustión, conductos de calefacción o grandes líneas de vapor. 8) Tratar que la disposición adoptada favorezca la ventilación de la sala y la de los propios equipos. Esto merece una especial atención cuando la refrigeración es por aire. Téngase en cuenta las siguientes recomendaciones adicionales: • Trate que en todos los equipos el aire fluya en la misma dirección. Evitar choques contra máquinas o paredes, o choques entre corrientes cruzadas que puedan dar origen a zonas “muertas”, sin circulación adecuada. • Prever aberturas generosas para el ingreso de aire “fresco” exterior, en correspondencia con la posición de cada compresor. Las aberturas se harán preferentemente en la parte baja de la pared, y de ser posible con orientación sur. • Prever extractores en la parte alta de la pared opuesta, o bien en el techo.

• Evitar los “cortocircuitos” de aire fresco entre las entradas y las salidas. Debe lograrse un efecto de “barrido” dentro de la sala.

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• Impedir que el aire “caliente” proveniente de un equipo sea utilizado para la refrigeración de otro (refrigeración en serie). Tratar de que cada equipo disponga de abundante e independiente cantidad de aire fresco (refrigeración en paralelo). • Nunca instalar equipos de manera que los flujos de aire de refrigeración se contrapongan. Esto quitará efectividad a la refrigeración de ambos. • Los postenfriadores refrigerados por aire pueden utilizarse como extractores, montándolos sobre una pared impulsando aires hacia el exterior. Las entradas de aire se harán en la parte baja de la pared opuesta.

Vista en planta de una sala de compresores.

• Instalar los postenfriadores lo más alto posible, sin que resulte muy dificultoso su mantenimiento.

Elevación vista A-B para un compresor.

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Elevación vista C-D.

Esta disposición, además de favorecer la ventilación de la sala, impide que la carga térmica del postenfriador se disipe dentro de ella. • Algunas “unidades paquetizadas” con cubierta de atenuación sonora, permiten evacuar la carga térmica del conjunto al exterior, por medio de conductos que se conectan a su cubierta

1. Unidades de compresión.

6. Secador por adsorción.

2. Depósito de aire.

7. Filtro de polvo.

3. Punto de rocío +2ºC.

8. Para tuberías externas,

4. Secador frigorífico.

punto de rocío

5. Filtro desoleador.

inferior a -20º.

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Cabe mencionar que no siempre será factible cumplir la totalidad de condiciones anteriores, ya que el tipo de máquina, su refrigeración, la configuración geométrica de la sala, etc. harán que el cumplimiento de alguna de ellas sea incompatible con el de otras. Por ejemplo, la ubicación que más favorece el tendido de cañerías no siempre será la más favorable para la ventilación del equipo. En estos casos deberán sacrificarse ciertas condiciones en pos del logro de otras. Considerar siempre prioritaria la refrigeración, particularmente cuando ésta sea por aire. Desde el punto de vista del posterior mantenimiento de las unidades, cabe un último comentario: si bien los compresores pequeños (10 - 15CV) no requieren normalmente un equipo especial de elevación, resulta de mucha utilidad a la hora de reparaciones prever medios de izaje que faciliten el desmantelamiento de partes como ser motor, volante, bastidor, postenfriador, etc. Tratándose de una sola unidad podrá preverse con aparejo manual o motorizado que permita atender a todas, será la solución más adecuada. 2.1.3

Ventilación de la sala Aún habiendo considerado los puntos anteriores, relacionados con la ubicación de los equipos para favorecer la ventilación de la sala y la temperatura interior, no obstante puede resultar elevada sobre todo durante el período estival. Este efecto es acentuado particularmente cuando los equipos son refrigerados por aire. En estas unidades el calor generado durante la compresión es casi en su totalidad disipado en el medio ambiente de la sala, por lo que resulta imperativo mantener una eficiente ventilación. En las unidades refrigeradas por agua, en cambio, la mayor parte del calor se eliminará con el agua de refrigeración, por lo tanto el ambiente de la sala resulta poco afectado. A título orientativo, la siguiente tabla da la energía que en forma de calor es disipada en el ambiente por los diferentes equipos de una instalación, el porcentaje de la potencia suministrada en el eje del compresor.

Equipo/Refrigeración

% de la potencia en el eje

Kcal/ hora/ Kwatt

Compresor de simple etapa refrigerado por aire.

30

258

Compresor de dos etapas refrigerado por aire: compresor + refrigerador intermedio.

50

430

Compresor de dos etapas refrigerados por agua: compresor + refrigerador intermedio.

3

26

Postenfriador refrigerado por aire, con compresor de simple etapa.

65

560

Postenfriador refrigerado por aire, con compresor de doble etapa.

45

387

Postenfriadores refrigerados por agua.

1

9

Motor eléctrico.

8

69

Unidades paquete refrigeradas por aire (compresor, Inter y postenfriador).

103

886

Secador por refrigeración.

6

51

Parte del calor se eliminará a través de ventanas, techo y piso, pero a menudo esto resulta insuficiente, o sea que la temperatura dentro de la sala se elevará. Cuando dicha temperatura exceda en 8 ºC a la exterior, deberán implementarse medios para forzar la ventilación. Esto consistirá en extractores y aberturas estratégicamente ubicados que permitan un ingreso de aire fresco exterior y una evacuación del aire caliente interno.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

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La temperatura elevada dentro de una sala acortará la vida del motor eléctrico, y puede ocasionar también daños al compresor por aumento de la temperatura de descarga, sobre todo en instalaciones en las que el compresor aspira de la misma sala. Puede decirse que en término medio: comprimiendo el aire a 7 bar, un aumento de 10 ºC en la aspiración provocará un aumento de 16 a 18 ºC en la temperatura de descarga. La capacidad del compresor también será afectada; cada 3º C de incremento en la aspiración, disminuye en un 1% la capacidad de generación con igual demanda de energía. El caudal de aire de ventilación para mantener una diferencia de 8 ºC respecto a la exterior podrá calcularse con la siguiente fórmula:

Donde:

No se ha considerado en la fórmula anterior la disipación de calor a través de paredes, techo, ventanas y piso por ser de poca cuantía. El caudal calculado deberá ser igual a la suma de los caudales de todos los extractores de la sala o el de los postenfriadores. 2.1.4

Tubería de aspiración Los compresores pequeños tienen la aspiración normalmente en la propia sala de compresores, con sus filtros o silenciadores montados directamente sobre ellos. Los mayores en cambio la tienen en el exterior, requiriendo en consecuencia una cañería de aspiración. Cuando éste sea el caso, ténganse en cuenta las siguientes recomendaciones: • Siempre resulta conveniente aspirar aire lo más frío posible, recordemos que cada 10ºC menos en la temperatura de aspiración, aumenta un 3% la capacidad del compresor con la misma potencia. Las aspiraciones en el exterior deberán colocarse, por lo tanto, en un lugar fresco. Se debe evitar que exista la posibilidad de aspirar vapores o gases de escape de motores u hornos, y contaminantes sólidos como polvillos de fundición, cementos, etc. • Debe evitarse que la cañería de aspiración pase cerca de equipos o cañerías que radie calor como motores, hornos, calderas, cañerías de vapor, escapes de motores, calefactores, conducciones de agua caliente, etc. • La caída de presión deberá mantenerse lo más baja posible. Una caída de 0.01 bar reduce la capacidad del compresor en un 1%. La velocidad del aire en estas líneas no debe superar los 5 - 6m/s.

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Con filtro interno.

Con filtro externo.

Instalación de un compresor con tubería de aspiración al exterior: 1. Caperuza con toma de aires. 2. Tubería de aspiración. 3. Junta antivibratoria. 4. Filtro de aspiración. 5. Compresor (etapa de baja). 6. Compresor (etapa de alta). 7. Enfriador intermedio. 8. Tubería de descarga.

• El tamaño de la tubería no deberá ser nunca menor que el de la conexión del compresor, siempre prefiriendo una dimensión mayor. La longitud será la más corta posible, debiéndose consultar al fabricante cuando sea mayor que aproximadamente 60 veces el diámetro interior de la misma. Deben limitarse al máximo los cambios de dirección, debiendo ser realizados con curvas de radio amplio. • Cuando la atmósfera es muy húmeda y se corre riesgo de condensación en la aspiración, deberá realizarse un punto bajo en la línea, y eliminar allí el condensado evitando que éste llegue al compresor. • Es recomendable realizar las cañerías de aspiración con tubos de aluminio o de acero inoxidable, particularmente cuando el clima es muy húmedo. Así se evitará la formación de cascarillas de óxido que serían luego aspiradas por el compresor con graves consecuencias para este último. • Deberá instalarse una junta amortiguadora de vibraciones antes de la conexión al compresor; la tubería se fijara rígidamente sólo después de esta junta. • Se deberá prever en el extremo exterior de la cañería una caperuza de protección contra la lluvia u otros factores climáticos. • Cada compresor debe tener una aspiración por separado; no es recomendable un colector de aspiración común. • En compresores alternativos, el aire entra a impulsos, lo que puede ocasionar resonancia en la aspiración, es decir, una vibración sistemática de la columna de aire en la tubería que puede llevar a sobrecargas del motor, roturas de válvulas y graves vibraciones mecánicas. En estos casos debe consultarse al fabricante, quien podrá sugerir la solución de este problema.

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2.1.5

2.1.5

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Tubería de descarga

La cañería de descarga es aquella que vincula al compresor con los restantes equipos de la instalación, como ser: los postenfriadores o el propio tanque recibidor. Los compresores pequeños se suministran normalmente formando una unidad integrada por el equipo motor (compresor montado directamente sobre el tanque recibidor, el que hace las veces de bastidor del conjunto). En estos casos, la cañería que vincula al compresor con el tanque la suministra el fabricante ya instalada, al servicio a prestar por el aire comprimido (secadores frigoríficos o por adsorción). En general, en los equipos grandes el motor, compresor, postenfriador y tanque forman unidades independientes, las que deben ser vinculadas por cañerías instaladas por el propio usuario. En tal caso deberán respetarse ciertas reglas mínimas: 1) Las cañerías entre el compresor y el postenfriador, y entre éste y el tanque recibidor serán lo más cortas posible. 2) Todos los cambios de dirección deberán realizarse con curvas amplias. 3) Se usará un tamaño de tubo de, por lo menos, la dimensión de la conexión de salida del compresor. Si la conexión del postenfriador es más chica, se recomienda tender la cañería con el diámetro correspondiente al compresor, y reducir inmediatamente antes del postenfriador. 4) Los tramos horizontales tendrán una ligera pendiente (1%), alejándose del compresor, y se instalarán drenajes preferentemente automáticos en los puntos bajos. 5) Se recomienda instalar una junta antivibratoria a la salida del compresor. Las líneas se fijarán firmemente sólo después de este amortiguador, nunca antes. 6) Toda vez que se instale una válvula de bloqueo entre el compresor y un equipo postenfriador o el propio depósito, deberá preverse obligatoriamente una válvula de seguridad a la salida del compresor, para prevenir daños de este último en caso que por error se opere con la válvula bloqueada. Esta válvula de seguridad debe disparar a una presión no mayor que el 10% por encima de la máxima de trabajo, y deberá permitir evacuar todo el caudal del compresor. 7) Aunque no es imprescindible, se recomienda colocar una válvula de retención entre el compresor y el tanque. Esto evitará que las pulsaciones del sistema provocadas por otros compresores afecten a los equipos detenidos. 8) Siempre existe la posibilidad de resonancia con su secuela de sobrecarga del motor, pérdida de capacidad, ruidos intensos y vibración destructiva. Consultar al fabricante en caso de que ocurra. La tendencia actual de algunos fabricantes, sobre todo los de compresores a tornillo y en menor escala los de alternativos, es paquetizar las unidades - aún las relativamente grandes - sobre bastidores, incluyendo motor, compresor, postenfriador, separador, tablero de comando y hasta a menudo también el depósito. Estas unidades se entregan “listas para funcionar” por lo que resultan mínimas las cañerías de interconexión a realizar. Normalmente se las provee de apoyos antivibratorios pudiendo montarlas directamente sobre un piso firme y nivelado. 2.1.6

Sistema de enfriamiento

2.1.6.1

Enfriamiento por aire En los equipos refrigerados por aire, al igual que en los refrigerados por agua, el buen enfriamiento es fundamental para el funcionamiento de la unidad. La única diferencia que existe radica en la menor eficiencia relativa del aire como elemento enfriador. Ello

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MICRO

obliga a mantener el máximo de efectividad, por consiguiente, las concesiones que se pueden hacer son prácticamente nulas, siendo de cumplimiento obligatorio todo lo antedicho relacionado con la ventilación del compresor y la sala. Enfriamiento por agua En los equipos refrigerados por el agua la ventilación del equipo es importante, pero más lo son las características del suministro del refrigerante. En efecto, el mantenimiento de la unidad es notablemente influenciado por la calidad, cantidad, presión y temperatura del agua de enfriamiento. Calidad del agua Ya se ha dicho que el agua de refrigeración es la que extrae la mayor parte del calor generado en la compresión y en los de dos etapas o más, también el de los interenfriadores. Si este calor no es extraído debido a la formación de barros, incrustaciones o taponamientos, la temperatura del régimen del equipo aumenta y en consecuencia también lo hace el mantenimiento. Por lo tanto, es imperativo que el agua suministrada sea blanda y limpia. Para asegurar la ausencia de materias extrañas macroscópicas en suspensión, deberá instalarse a la entrada un filtro del tipo “Y” o similar. Presión del suministro La presión de alimentación no deberá ser superior a la presión límite admisible de las camisas de refrigeración. Por ello, toda vez que exista la posibilidad de que sea superada, deberá imprescindiblemente instalarse un elemento de protección (válvula de seguridad). Cuando el suministro disponible tenga normalmente una presión mayor a la admisible, se instalará a la entrada una reguladora de presión; ésta no sustituye en ningún caso al elemento de seguridad, el que debe ser ineludiblemente instalado aguas debajo de la reguladora. La figura próxima muestra el cuadro típico de instalación de una válvula reguladora de presión.

Cuadro típico para una válvula reguladora de presión.

Cantidad y temperatura del agua La regulación del caudal de agua de refrigeración deberá hacerse siempre, y preferentemente, a la salida del circuito; esto asegurará que el sistema trabaje “lleno”, es decir sin bolsones de aire en las camisas. Cuando se trabaje en circuito abierto con descarga a embudo, éste constituye en sí mismo un visor de flujo. Si el sistema es cerrado, se deberán instalar visores o indicadores en lugares de fácil control: a la entrada o salida del equipo. Para facilitar eventuales reparaciones del sistema es conveniente instalar una válvula de cierre en la alimentación de agua.

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La cantidad de agua deberá regularse de tal manera que la temperatura de salida de ésta sea entre 8 y 10ºC superior a la de entrada. Esto proveerá una adecuada cantidad, resultando una velocidad razonable de pasaje que minimiza la formación de barros y bolsones de aire en el sistema. Salvo que se use agua salada, la temperatura de salida del agua nunca debe superar los 45ºC, para evitar la formación de incrustaciones. Cuando este peligro no exista, la temperatura podrá llegar hasta los 60ºC. Valores superiores pueden provocar serios problemas por sobrecalentamiento y dilataciones anormales. El agua debe ser fría pero no helada. Para evitar sobreenfriamientos, con la posibilidad de que se produzca una condensación inicial dentro de los cilindros, es deseable que el agua ingrese a una temperatura entre 5 y 8ºC superior a la de entrada del gas, lo que a veces es dificultoso de lograr.

En los equipos de más de una etapa, el problema se soluciona haciendo pasar primero el agua por los enfriadores entre etapas, y luego por los cilindros. Lo mismo se logra en los equipos de 1 ó 2 etapas, haciendo pasar primero el agua por el postenfriador cuando éste existe.

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De no haber enfriadores, la única alternativa es reducir la cantidad de agua, para elevar su temperatura promedio dentro de las camisas.

En los equipos que funcionan con comando de carga y vacío, deberán evitarse sobreenfriamientos durante los períodos de vacío, para lo cual se intercalará una electroválvula que cierre el pasaje cuando el compresor no carga. Si los períodos de vacío son prolongados, se deberá colocar un by-pass con una llave de paso regulable, que permita una circulación suficiente como para que no se modifique sensiblemente la temperatura del agua dentro de las camisas de refrigeración en dichos períodos. En caso que el agua de refrigeración disponible ya estuviera a mayor temperatura que el aire, el postenfriador no deberá colocarse en serie con el compresor, sino que deberán preverse dos circuitos independientes (paralelos). Cada uno de ellos deberá ser apto para que circule el caudal especificado por el fabricante.

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Regulador termostático controlando el agua de refrigeración en un compresor de dos etapas con enfriador intermedio.

El agua de refrigeración debe cortarse siempre cuando el compresor está parado. Por razones obvias, la forma más segura de hacerlo para evitar olvidos es por medio de una electroválvula comandada en paralelo con el motor. Para evitar que el compresor funcione accidentalmente sin refrigeración, lo cual es muy peligroso, es conveniente instalar un presostato de control en la cañería de agua que detenga al compresor en caso de falta del suministro. El ajuste final del caudal en los sistemas de enfriamiento vistos es manual, y realizado a través de válvulas de regulación de tipo globo. Se deduce que para una regulación prefijada, el caudal será constante e independiente de la temperatura del agua. Esto lleva a que en determinados momentos se consuma más agua que la debida, con el consiguiente subenfriamiento del equipo, y en otros a que la circulación resulte insuficiente. Para solucionar tales inconvenientes, y llevar a un mínimo el consumo de agua, son fuertemente recomendables los sistemas termorregulados. En ellos un termostato comanda una válvula que modula el paso de refrigerante, en función de la temperatura a la salida del compresor. Es importante que la válvula que regula el caudal nunca cierre totalmente el paso, de lo contrario el agua en contacto con el termostato quedaría estancada, enfriándose e impidiendo que la válvula vuelva a abrir. Algunas válvulas incorporan para ello un bypass interno ajustable, asegurando un pequeño flujo permanente alrededor del termostato. De no existir by - pass interno, es aconsejable colocar uno externo como se muestra en la figura anterior. El termostato se regula para mantener una temperatura de salida de 40 ó 50ºC y nunca menor, de lo contrario podría aparecer condensación en la etapa de alta presión. Para grandes compresores es corriente utilizar un círculo cerrado de refrigeración, disipando el calor del agua en una torre de enfriamiento. Estos sistemas evitan la formación de incrustaciones calcáreas en las camisas, y reducen el consumo de agua al mínimo. En zonas muy frías, deben tomarse precauciones para evitar congelamiento dentro de las camisas y condensaciones durante los períodos de parada. Ellas pueden ser varias, desde drenar totalmente el agua, hasta calefaccionar el ambiente, o hacer circular agua caliente por el circuito de enfriamiento. Consultar al fabricante del equipo.

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2.1.7

Postenfriadores La función principal de los postenfriadores es reducir la temperatura del aire comprimido proveniente del compresor, provocando así la condensación de gran parte del vapor de agua, que, de otra manera, ocurrirá en líneas de distribución, alcanzando luego los componentes neumáticos; constituyéndose en uno de los más importantes factores causales de falla y deterioro de estos últimos. Normalmente se los instala a la salida del compresor y antes del depósito, pudiendo ser fundamentalmente de dos tipos: • Postenfriadores aire - aire.

Postenfriador aire - aire

• Postenfriadores aire - agua.

Postenfriador aire - agua.

En el primer tipo, el medio refrigerante es el aire del ambiente; el que por medio de un ventilador es impulsado a través de un mazo de tubos aletados por los que circula el aire comprimido. El aire comprimido es así enfriado, produciéndose condensado, el que es finalmente eliminado del sistema en un separador - colector final. Éstos constituyen una solución adecuada cuando no se dispone de suministro de agua económicamente razonable. La carga térmica de éstos es íntegramente transferida al medio ambiente del recinto de instalación, con el consiguiente aumento de la temperatura del mismo. A efectos de minimizar este efecto y favorecer la ventilación, resulta conveniente tener en cuenta lo que ya mencionamos en su instalación en el apartado “ventilación de la sala”. Normalmente estos equipos permiten reducir la temperatura del aire comprimido hasta unos 10ºC por encima del ambiente. Cuando se dispone de un suministro económico de agua de enfriamiento podrá optarse por un intercambiador aire - agua. En éstos la carga térmica es fundamentalmente arrastrada por el agua de enfriamiento, resultando inferior al 1% la transferencia de calor al medio ambiente.

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Consiste en un haz tubular inserto dentro de un casco, circulando el aire por el interior de los tubos en tanto el agua lo hace en contracorriente por el exterior, desviada por chicanas o bafles dispuestos alternativamente en el casco. Un separador ciclónico final permite la eliminación del condensado por medio de una trampa. La temperatura final del aire resultará aproximadamente 10ºC superior a la de entrada del agua. Estos equipos se construyen para montaje vertical u horizontal, debiéndose prever siempre una longitud axial extra que permita la extracción periódica del haz tubular para su limpieza y eventual reparación, sin tropezar con otros equipos o paredes.

Cuadro de válvulas típico de un by - pass.

En ambos casos (postenfriadores aire - aire o aire - agua) la temperatura del aire se controlará con un termómetro ubicado en el separador de condensado final. En los postenfriadores aire - agua es recomendable disponer de termómetros para controlar también las temperaturas de entrada y salida del agua de refrigeración, así como de visores de flujo en caso de utilizar un circuito cerrado. En circuitos abiertos, la descarga a embudo constituye de por sí un visor. Para el control del condensado y verificación del funcionamiento de la trampa es conveniente contar con un visor de nivel en el separador. Resulta muy útil desde el punto de vista del mantenimiento instalar un by - pass que permita continuar operando el sistema cuando los postenfriadores deban ser sacados de servicio para su reparación o limpieza. Normalmente no se requieren fundaciones especiales para estos equipos. Recuerde que... Todas las tuberías que acometen al compresor, postenfriador, depósito, etc. (cañerías de aspiración y descarga, de refrigeración, etc.), deben poderse conectar con facilidad a los equipos sin ninguna necesidad de torsionarlas o flexionarlas, debiéndose soportar independientemente en la forma adecuada para evitar tensiones de origen térmico producidas por dilataciones. De otra manera, el bastidor de la máquina o los equipos pueden ser distorsionados fuera de límites permisibles llegando a veces a la rotura, sobre todo cuando las líneas son relativamente grandes (3 pulgadas y mayores). Normalmente se utilizan accesorios a rosca para soldar en cañerías de hasta 2 pulgadas de diámetro nominal. Las uniones de tramos rectos podrán hacerse roscadas con accesorios de unión o bien por soldadura a tope de los caños. En cañerías de diámetros superiores a 2 pulgadas es común utilizar accesorios bridados o para soldar. Las uniones de tramos rectos podrán hacerse bien bridadas o bien por soldadura a tope.

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2.1.8

Depósito de aire comprimido Las funciones principales del depósito son: 1) Obtener una considerable acumulación de energía para afrontar “picos” de consumo que superen la capacidad del compresor. 2) Contribuir al enfriamiento del aire comprimido y a la disminución de su velocidad, actuando así como separador de condensado y aceite proveniente del compresor. 3) Amortiguar las pulsaciones originadas en los compresores sobre todo en los alternativos. 4) Permitir la regulación del compresor compensando las diferencias entre el caudal generado y el consumido, los cuales normalmente trabajan con regímenes diferentes. Su capacidad dependerá de: • Las características de la demanda de aire en la red Esta puede ser: a) Constante. b) Intermitente. c) Instantánea. • Del sistema de regulación que tenga el compresor Esto determina el número máximo de maniobras horarias: normalmente es diez cuando es por marcha y parada, sesenta o más cuando es por carga y vacío. • De la amplitud del rango de presiones dentro del cual regula el compresor (AP de regulación) Normalmente 0.8 -1 bar con regulación por marcha y parada 0.3 - 0.5 bar con regulación por carga y vacío. La siguiente figura permite calcular el volumen del depósito, en función de las variables mencionadas para una demanda del tipo constante.

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Su construcción podrá ser horizontal o vertical, prefiriéndose estos últimos por el menor espacio ocupado.

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El depósito deberá ubicarse en un lugar fresco, lo más cerca posible del compresor, preferentemente fuera del edificio, donde pueda disipar parte del calor producido en la compresión. El depósito debe ser firmemente anclado al piso para evitar vibraciones debidas a las pulsaciones del aire. Los accesorios mínimos que deberán incluir son: a) Válvula de seguridad. b) Manómetro. c) Grifo de purga. d) Boca de inspección. La válvula de seguridad debe ser regulada a no más de 10% por encima de la presión de trabajo, y deberá poder descargar el total del caudal generado por el compresor. Deberá contar además con unos dispositivos de accionamiento manual para probar periódicamente su funcionamiento.

Cuando el tanque se instala en el exterior y existe peligro de temperatura por debajo de 0ºC, el manómetro y la válvula de seguridad, deben conectarse con tuberías para ubicarlos en el interior. Estas tuberías deben tener pendiente hacia el depósito para que sean autodrenantes. Se recomienda no instalar válvulas de bloqueo entre el depósito para que sean autodrenantes, y también válvulas de bloqueo entre el depósito y la válvula de seguridad pues lo prohíben los reglamentos. En los tamaños pequeños la inspección se realizará por medio de una simple boca bridada de 100 a 150 mm de diámetro; en los tamaños mayores estas bocas serán del tipo “entrada de hombre” de 460 a 508 mm. Las cañerías para el control o regulación deben ser conectadas al depósito en un punto donde el aire sea lo más seco posible. Es importante que esta cañería esté libre de suciedad o incrustaciones, y que esté provista de un filtro con válvula de purga para permitir drenar el agua y aceite acumulado; y asegurar un perfecto funcionamiento del sistema de regulación. Instalar un regulador de presión que permita independizar la presión de trabajo del compresor de aquella con que operan los sistemas de regulación (normalmente 4 - 6 bar). En algunas instalaciones el presostato de regulación y la electroválvula que comanda el dispositivo de regulación (abreválvulas), se ubican cerca del depósito, en otros casos, estos elementos forman parte de un tablero de control general. Cuando se coloque una válvula de cierre en alguna de estas cañerías, deberá tenerse especial cuidado de que el compresor esté desconectado mientras la válvula esté cerrada.

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Debe tenerse presente que el depósito constituye un elemento sometido a presión y que por lo tanto existen regulaciones oficiales respecto a sus características constructivas. Existen además normas y códigos que regulan su cálculo, diseño, fabricación y ensayos. La siguiente figura muestra un esquema de la instalación del depósito y las líneas de control.

Instalación de líneas de control para regulación de compresores.

2.1.9

Sistemas de protección del compresor Si bien no es imprescindible implementar un sistema de protección para el compresor en caso de eventuales fallas, si es importante para prevenir daños mayores al equipo en caso de que ocurran. Esto evitará luego reparaciones mayores que necesariamente implicarían extensos períodos de máquina fuera de servicio. Resulta conveniente contar con un sistema que ponga automáticamente fuera de servicio al compresor cuando se verifiquen algunas de las anomalías: 1. Alta temperatura de descarga. 2. Alta temperatura del aceite del carter. 3. Bajo nivel de aceite en el carter. 4. Falta de presión en el circuito de enfriamiento (refrigeración por agua) 5. Baja presión en el circuito de lubricación.

2.1.10

Tablero de comando En él se centralizará el comando del compresor. El tablero incluirá los contactos del sistema de arranque, luces indicadoras de marcha y parada, luces del sistema de alarma, pulsador de emergencia, etc. Cuando la regulación es por marcha y vacío es recomendable implementar un temporizador que detenga el motor luego de quince minutos de funcionamiento continuo en vacío. Esto evitará la marcha innecesaria del equipo en los momentos de baja demanda o demanda nula. El compresor se pondrá nuevamente en funcionamiento cuando las condiciones del consumo así lo requieran. Desde el punto de vista del mantenimiento es conveniente incluir en el tablero de mando dos relojes; uno de ellos que contabilice las horas totales de marcha y el otro sólo las de carga del equipo. Estos constituyen elementos valiosísimos para ordenar racionalmente los cambios de lubricantes, inspecciones, reemplazo de elementos filtrantes, etc.

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2.1.11

Secadores de aire comprimido Los secadores son equipos destinados a tratar el aire comprimido con el objeto de reducir su contenido de humedad al punto de eliminar la posibilidad de formación de condensado en las redes de distribución y en los puntos de utilización. Los efectos nocivos del condensado en una instalación neumática pueden resumirse en: • • • • • • • • •

Corrosión en tuberías metálicas. Obstrucción de boquillas de arenado. Proyección de gotas en instalaciones de pintura. Oxidación de internos en componentes y herramientas. Degradación de los lubricantes. Desgaste prematura de componentes y herramientas. Atasque de los accionamientos neumáticos. Formación de escarcha en los escapes. Bajo rendimiento de la instalación en general.

En términos económicos lo anterior equivale a: • Mermas de producción en calidad y cantidad. • Elevados gastos en repuestos y reposición de componentes. • Altas cargas de mantenimiento. De lo expuesto es fácil deducir los beneficios resultantes de implementar un tratamiento de secado. Sus ventajas amortizarán muy rápidamente la inversión inicial realizada. Al respecto debe considerarse que al utilizar secadores, el costo de instalación de la red de distribución se reduce a un 30%, ya que pueden eliminarse todos los elementos adicionales necesarios en una instalación convencional como ser separadores. Drenadores automáticos, válvulas, filtros, accesorios, etc. Para que en una instalación de aire comprimido no aparezca condensado, éste debe ser secado antes de introducirlo a la red hasta un punto de rocío inferior a la temperatura ambiente del lugar donde será utilizado. Básicamente con este fin se dispone de tres recursos: a) Secadores frigoríficos. b) Secadores de adsorción. c) Secadores de absorción. 2.1.11.1

Secadores frigoríficos Estos secadores reducen la humedad del aire comprimido por enfriamiento hasta unos 2-4ºC. Ya en la red de distribución el aire alcanza una temperatura superior, lo que representa un cierto grado de sobrecalentamiento resultando un aire relativamente seco. El secado frigorífico es un proceso continuo. No es recomendable cuando el ambiente por donde discurra la red de distribución tenga una temperatura igual o inferior al valor alcanzado en el secado, tal es el caso de líneas externas en época invernal o en climas fríos. Téngase en cuenta que si la temperatura desciende de 0ºC se formará hielo en el interior de las líneas provocando su taponamiento. Fuera de las limitaciones expuestas resulta adecuado para la gran mayoría de las aplicaciones neumáticas. Destacan como características más interesantes su reducido consumo (4 Kwh./ 1000 Nm3), su reducida pérdida de carga (0.3 bar), su pequeño tamaño, y escaso mantenimiento.

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39

La figura subsiguiente muestra la configuración de un secador de este tipo. La instalación de estos equipos podrá hacerse antes o bien después del depósito, aunque es preferible esta última disposición pues aprovecha el efecto refrigerante y separador del depósito. Para una mejor eficiencia del equipo es recomendable que el aire haya pasado previamente por un postenfriador que reduzca su temperatura hasta unos 35 - 40ºC, máxima de entrada que admite este tipo de secador. Se instalará preferiblemente lo más cerca posible del depósito. Cuando el tramo de cañería que lo vincula al depósito sea largo, deberá instalarse un separador a la entrada que colecte el condensado formado en la línea. Esta última tendrá pendiente hacia el separador.

Secador frigorífico con recuperación de calor, tipo expansión directa.

2.1.11.2

Deberá elegirse para su instalación un lugar bien ventilado con espacio a su alrededor, para asegurar una buena circulación de aire y libertad de movimientos para efectuar una correcta revisión de sus componentes. El mantenimiento se reduce a un simple control bimensual, a una limpieza quincenal de los separadores, y a purgas automáticas. Salvo que se usen unidades stand by o de reserva, es conveniente prever un by - pass que permita continuar operando la red cuando el equipo deba ser sacado de servicio para su reparación o mantenimiento. En estos casos el diseño de la red seguirá siendo convencional, con pendientes, separadores, drenajes, etc., para permitir la máxima separación de condensados en ella durante dichos períodos (secador fuera de servicio). Cuando se instalen secadores de reserva, éstos serán preferentemente iguales a los del servicio corriente, y se alternarán en su funcionamiento. Secadores por adsorción Los secadores por adsorción funcionan haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de material desecante que retiene el vapor de agua en el contenido. Al ir quitando cada vez más humedad del aire, el desecante se va saturando progresivamente con agua, requiriendo, en consecuencia, una regeneración periódica. Para conseguir un secado continuo tiene dos torres de desecante en paralelo, una operando mientras la otra se encuentra en período de regeneración. Este tipo de secador permite obtener puntos de rocío a la presión de servicio del orden de - 40ºC y aún menores. La figura que se señala a continuación muestra esquemáticamente la conformación de estos equipos. La regeneración del material desecante se realiza básicamente por dos métodos: térmicamente (con calor) o por transferencia de tensiones de vapor en equipos en función del procedimiento de regeneración empleado (sin calor).

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Regeneración

Caudal venteado

Energía consumida

Térmica (aire exterior calentado)

0%

7 Kwh./ 1000Nm3

Térmica (resistencia eléctrica en el lecho)

5-6 %

8 Kwh./ 1000Nm3

Sin calor

12-14 %

20 Kwh./ 1000Nm3

El caudal de aire comprimido venteado debe ser considerado al seleccionar el compresor cuando se utilice este tipo de secadores. Consultar a los fabricantes para datos más precisos. Cuando se utilicen estos secadores en una instalación con compresor lubricado, deberá instalarse imprescindiblemente a la entrada un filtro desoleador del tipo coalescente que impida que vapores de aceite contaminen el material adsorbente y lo inutilicen. Si el compresor es “seco” sólo bastará con un filtro de partículas del tipo cerámico. A la salida del equipo se instalará siempre un filtro fino que impida que partículas de desecante sean arrastradas por la línea hacia los puntos de utilización. La pérdida de carga en estos equipos queda definida por los filtros empleados. Si éstos no están correctamente dimensionados o no se los opera sin el mantenimiento adecuado esta pérdida puede ser muy grande. Como término medio podrá considerarse como típica una caída de presión del orden de 0.7 bar en este tipo de secadores. La instalación de estos equipos se realizará siempre a la salida del depósito, pues es donde menos lo afectan las pulsaciones del compresor sobre todo cuando éstos son alternativos. Estas pulsaciones deterioran mecánicamente al desecante. El mantenimiento que requieren se limita a la atención semanal de los filtros antes mencionados y al recambio de adsorbente aproximadamente cada 2.500 a 3.000 ciclos de regeneración. La temperatura del aire comprimido a la entrada de estos equipos no debe superar los 35 - 40ºC, razón por la cual deben ser procedidos siempre por un postenfriador de cualquiera de los tipos vistos, instalado a la salida del compresor. Al igual que en los secadores frigoríficos puede instalarse un by - pass para operar el sistema - si las utilizaciones lo permiten - en caso de mantenimiento o reparación de la unidad de secado. Valen en este caso las mismas consideraciones hechas en relación con el diseño posterior de la red de distribución.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

2.1.11.3

Secadores por absorción

41

Normalmente este tipo de secador utiliza pastillas desecantes de composición química y de granulado sólido altamente higroscópico que se funden y licuan al ir reteniendo el vapor de agua contenido en el flujo a secar.

Secador de aire del tipo absorción.

El costo de estos equipos es muy inferior al de los secadores vistos, y es también inferior la calidad del aire resultante. Con ellos puede reducirse la humedad del aire comprimido a un 60 - 80 % respecto del flujo saturado (100%) saliente de un refrigerador posterior. Periódicamente debe reponerse la carga de material químico utilizado en proporción directa al caudal de aire procesado. Tienen el inconveniente de que el producto químico pueda ser arrastrado por el flujo de aire por las cañerías. Estos productos, normalmente sales, son altamente corrosivos por lo que ocasionarán serios inconvenientes en las redes de distribución. Su instalación es externa con libre circulación de aire a su alrededor. No son recomendables para temperaturas de aire superiores a 30ºC, ya que las pastillas desecantes se ablandan y se pegan produciendo una alta caída de presión. Su uso es cada vez más limitado en instalaciones neumáticas.

Instalación compresora elemental.

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MICRO

Instalación compresora convencional.

Instalación de aire comprimido con secadores.

Puesta en marcha - Asentamiento del compresor 2.2

Una vez concretada la instalación del compresor, sus equipos y servicios auxiliares, estaremos en condiciones de realizar la puesta en marcha de la unidad. Es aquí importante distinguir entre “puesta en marcha” y “puesta en servicio”. La primera denominación abarca al conjunto de acciones que posibilitan la marcha inicial de la unidad, su período de asentamiento y pruebas. La segunda, en cambio, es posterior y está vinculada a la marcha continua de la unidad para prestar el servicio para la que fue prevista.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

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Puede afirmarse que el período de puesta en marcha es una etapa crucial en la vida del compresor, y por lo tanto imprescindible antes de su puesta en servicio. Tomar el tiempo necesario para un asentamiento minucioso es extender la vida de las piezas sometidas a desgaste, y reducir posteriores tareas de mantenimiento. Antes de cualquier acción de marcha sobre los equipos realizar o verificar lo siguiente: 1. Limpiar en general la máquina y su entorno. 2. Limpiar las cañerías de succión y descarga. Asegurar que éstas estén perfectamente limpias, libres de derrumbre, restos de soldadura, arena, agua u otros materiales extraños. Recordar que cualquier elemento que ingrese al compresor accidentalmente puede producir grandes deterioros. Si es necesario desconectarlas y “soplarlas” con aire comprimido, filtrado y seco en la dirección de circulación. En máquinas grandes es conveniente instalar un filtro provisorio del tipo “Y” en la succión inmediatamente antes de la conexión al compresor. Éste será luego eliminado. 3. Limpiar las cámaras de aspiración y descarga del compresor, y conectar nuevamente las cañerías de aire. 4. Asegurarse que el filtro esté colocado. 5. Asegurarse que no haya ninguna válvula de bloqueo cerrada ni en la aspiración ni en la descarga. 6. Asegurarse que todas las partes estén bien apretadas, incluso los bulones de anclaje, tuberías de aire, de refrigeración y lubricación, etc. 7. Verificar la alineación entre el motor y el compresor. Si hubiere transmisiones por correas revisar la tensión de las mismas, y la fijación de las poleas a sus ejes. 8. Llenar el carter con la cantidad y calidad del aceite recomendado por el fabricante. Tener presente que en algunos casos el lubricante para asentamiento puede ser diferente al posteriormente utilizado durante el servicio. 9. Verificar la circulación de agua en los sistemas de enfriamiento y la ausencia de fugas. 10. Verificar el funcionamiento de los sistemas de protección y alarma (válvulas de seguridad, protecciones por sobre temperaturas, bajo nivel de aceite, etc.) 11. Verificar el funcionamiento de los sistemas de regulación (presostato, electroválvulas, abreválvulas, etc.) 12. Verificar el sentido de giro del equipo. 13. Hacer girar la máquina varias vueltas a mano, asegurándose que todo esté libre y opere correctamente. 14. Verificar que todas las cubiertas de protección (cubre poleas, cubre acoplamientos, etc.) estén colocadas y no rocen. Ahora estará en condiciones de poner en marcha el equipo e iniciar su asentamiento. Cada fabricante recomendará para cada equipo en particular el procedimiento más adecuado, no obstante a título orientativo daremos seguidamente un procedimiento típico para un compresor alternativo. Proceder del siguiente modo: 1. Arrancar la unidad en vacío y dejar funcionar unos minutos; controlar que no haya golpes o ruidos anormales, verificar la presión del sistema de lubricación cuando ésta sea forzada. 2. Detener la marcha y verificar que no haya calentamientos excesivos. 3. Arrancar nuevamente la unidad en vacío y extiender el período de marcha. 4. Repetir lo indicado en los puntos 2 y 3, aumentando la duración de la marcha progresivamente hasta obtener un funcionamiento continuo de por lo menos dos horas sin calentamientos o golpes anormales, siempre con el equipo en vacío. 5. Incrementar la presión de descarga gradualmente a razón de 0.5 a 1 Kg./ cm2

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MICRO

cada 3 horas. Si se verifican calentamientos, reducir inmediatamente la presión. Una vez normalizada la temperatura, subir nuevamente en forma gradual (0.5 Kg./ cm2 por minuto) hasta llegar a la presión en que se estaba. Luego de tres horas de marcha sin anormalidades, continuar con el incremento de presión (0.5 - 1 Kg./ cm2 cada 3 horas) hasta alcanzar finalmente la presión de trabajo; mantenerlo en esta presión durante 3 horas. Controlar permanentemente la temperatura del aire de descarga y la de salida del agua de enfriamiento, ésta debe ser aproximadamente 8ºC superior a la de entrada, efectuar las regulaciones necesarias del sistema de enfriamiento. 6. Permitir que el equipo realice su regulación de capacidad normalmente, y calibrar el presóstato en el rango adecuado al servicio a prestar. Mantener en marcha hasta que el equipo realice por lo menos diez maniobras de regulación, controlar en cada una de ellas la presión máxima y mínima entre las cuales opera. 7. Tener en cuenta estas indicaciones aunque retarden un poco la puesta en servicio, así se logrará un mejor funcionamiento durante toda la vida del equipo. Recuerde que... El procedimiento anteriormente menconado, deberá seguirse cuando se reemplacen elementos vitales del equipo, si bien en estos casos podrán reducirse a la tercera parte de los tiempos de asentamiento indicados. 2.3

Puesta en servicio Finalizado el período de asentamiento, la máquina estará en condiciones de entrar en servicio. Antes de ello proceder del siguiente modo: 1. Verificar nuevamente el ajuste de bulones de anclaje, cañerías y soportes; éstos pueden aflojarse durante el asentamiento por vibración. 2. Verificar la tensión de las correas de transmisión y la alineación del motor. Las correas pueden haber sufrido un estiramiento inicial durante el asentado. 3. Controlar el nivel de aceite del carter. Durante el asentamiento puede haber un consumo mayor; esto es normal en ese período. Ver en el manual del fabricante si no corresponde cambiar de lubricante. 4. Drenar los separadores de condensado. 5. Eliminar los filtros temporales y limpie los permanentes. 6. Verificar la posición de todas las válvulas de cierre de la instalación. 7. Verificar los sistemas de seguridad, alarma, enfriamiento, regulación, etc. 8. Poner en marcha la unidad, alcanzado la presión de trabajo y la temperatura de régimen. Controlar la temperatura de descarga del compresor y la de salida de agua de los sistemas refrigerados (compresor, postenfriador, etc.). Controlar la temperatura de salida del aire del postenfriador, ésta debe ser 8 a 10ºC superior a la de entrada del agua de enfriamiento. Hacer los ajustes de caudal que sean necesarios. 9. Con la red operando a régimen - demanda normal - efectuar los controles enunciados en el punto 8, aproximadamente cada 2 horas durante los primero cinco días de iniciado el servicio. 10. Iniciar el programa de mantenimiento del equipo. La frecuencia de inspecciones, ajustes y controles debe ser elevada en los primero tiempos (1 ó 2 meses); luego será disminuida a su valor normal.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

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Recuerde que... Si por alguna circunstancia se hubiese arrancado la unidad sin circulación de agua de refrigeración, o el suministro de ésta se corta durante la marcha, detenerla y dejarla enfriar, de manera que no se produzcan golpes térmicos que la puedan dañar gravemente, con peligro de inutilización permanente. Luego reiniciar la marcha asegurándose la circulación del refrigerante. 2.4

2.4

Mantenimiento

2.4.1

2.4.1

Seguridad

La seguridad personal debe ser siempre una condición prioritaria durante el mantenimiento de un equipo. Sin pretender agotar el tema, algunas reglas básicas son las siguientes: 1. Antes de intentar cualquier reparación de mantenimiento, asegurar que el compresor no pueda arrancar accidentalmente, bloquear la llave de arranque y retirar los fusibles. 2. Descargar completamente el tanque de aire y todos los enfriadores. Cuando el compresor forme parte de una batería, aislarlo cerrando la correspondiente válvula de cierre. 3. Asegurarse que no haya presión en la máquina antes de abrirla, para ello afloje todos los tornillos, sin quitarlos, y mueva las partes de manera tal que el eventual aire atrapado pueda escapar. Recién luego quitar todos los tornillos y abrir el equipo. 4. Cuando haya que acceder a partes internas o a piezas que tengan movimiento, bloquear la posibilidad de giro de la máquina. Aplicar algún tipo de traba que impida el giro de la misma. 5. Realizar las reparaciones mayores preferentemente con la máquina fría, de esta manera se trabajará más cómodo y sin riesgos de quemaduras. 2.4.2

Identificación de cañerías Resultará de inestimable valor para el mantenimiento, la identificación de las cañerías por medio de colores según lo establece la norma IRAM 2507 (Sistema de Seguridad para la Identificación de Cañerías), en base a la cual se realizó la siguiente tabla.

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Producto

Color

Código de color según IRAM-DEF D 10-54

Elementos de lucha contra el fuego (sistemas de rociado, bocas de incendio, agua contra incendio)

Rojo

03 - 1 - 080

Vapor de agua.

Naranja

02 - 1 - 040

Combustibles (líquidos y gases)

Amarillo

05 - 1 - 120

Aire comprimido.

Azul

08 - 1 - 070

Electricidad.

Negro

---

Vacío.

Castaño

07-1-120

Agua fría.

Verde

01 -1 - 120

Agua caliente.

Verde con franjas naranja

01 - 1 - 120

Productos en proceso o terminados inofensivos.

Gris

09-1-060

Productos en proceso o terminados peligrosos.

Gris con franjas naranjas

09 - 1 - 060 02 - 1 - 040

02 - 1 - 040

Consultar la norma mencionada en lo referente a disposición y dimensiones de franjas, indicación de sentido de circulación y leyendas. 2.4.3

Programa de mantenimiento Seguidamente se han resumido las tareas generales aplicables al mantenimiento de los compresores e instalaciones complementarias. La misma es de carácter orientativo. Las indicaciones del fabricante serán siempre prevalecientes y conjuntamente con la experiencia permitirán confeccionar el programa de mantenimiento definitivo. La frecuencia fue establecida sobre la base de un servicio continuo de 8 Hs./ día en un ambiente industrial corriente.

Frecuencia

Tarea

Diaria

Verificar el nivel de aceite en el carter. Drenar condensados de los separadores (inter. y postenfriador, y depósito) Comprobar funcionamiento de purgas automáticas. Verificar circulación normal de refrigerante. Observar posibles fugas (aire, agua, aceite) Observar ruidos, golpes y calentamientos anormales. Controlar la temperatura del aire a la salida del postenfriador. Verificar temperatura de suministro de refrigerante. Observar un ciclo completo de regulación.

Semanal

Limpiar los filtros de aspiración. Limpiar los filtro de sistema de regulación. Controlar la presión del sistema de lubricación. Verificar el funcionamiento de válvulas de seguridad.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

Verificar el funcionamiento del sistema de protección (luces y alarmas). Observar los calentamientos en solenoides de electroválvulas. Registrar: • Presión y temperatura de descarga (etapa de baja). • Presión y temperatura de descarga (etapa de alta). • Temperatura de aspiración (ambiente). • Horas de funcionamiento total y en carga. • Temperatura del agua (entrada y salida). • Tiempos de carga y vacío. Verificar la calibración del presóstato de regulación. Verificar el calentamiento del motor.

Quincenal

Operar al menos una vez todas las válvulas del sistema (abrir y cerrar, o viceversa). Limpiar el filtro de entrada al circuito de refrigeración. Limpiar los aletados de cilindros. Limpiar los aletados de interenfriadores por aire. Limpiar los aletados de postenfriadores por aire. Limpieza general del equipo. Lubricar graseras.

Mensual

Controlar el estado de los acoplamientos. Controlar el estado de las correas. Controlar la tensión de correas. Controlar la alineación del motor. Observar las vibraciones en cojinetes del motor y compresores. Controlar el temporizaciones de arranque en vacío. Controlar el estado general del tablero de comando. Controlar el estado de los contactos de arranque. Verificar estado de protecciones (Cubre poleas, cubre acoplamientos). Ajuste general de tornillería.

Trimestral

Limpiar los separadores de condensado. Limpiar las purgas automáticas. Limpiar los visores. Desarmar y limpiar las electroválvulas. Limpiar los contactos del presóstato de regulación. Inspeccionar empaquetaduras de válvulas de cierre. Controlar los manómetros.

Anual

Desarmar y limpiar dispositivos abreválvulas. Inspeccionar los retenes y empaquetaduras. Inspección y limpieza de válvulas del compresor. Limpiar válvulas de seguridad y verificar calibración. Inspeccionar las cajas de engranajes.

Bianual

Inspección y limpieza de cámaras de agua del compresor. Desarme, limpieza e inspección de interenfriadores. Desarme, limpieza e inspección de postenfriadores. Observar: - Corrosión en tubos (lado agua, lado aire), - Corrosión en casco (espesor). Verificar ajustes y tolerancias en partes vitales del compresor (cigüeñal, biela, cilindros, rodamientos si fuere alternativo). Inspeccionar el tanque recibidor, y verificar espesores.

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Nuevamente aclaramos que las frecuencias y los ítems a inspeccionar son de carácter orientativo y general, modificables según mejor criterio del fabricante, de acuerdo al tipo de máquina, condiciones ambientales y de servicio, o por la propia experiencia de cada usuario. Observar que el listado no incluye períodos de cambio de lubricante ni reemplazos de partes, ya que éstos son bien específicos de cada fabricante y equipo en particular. 2.4.4

Recomendaciones importantes

2.4.4.1

Cambios de lubricante • Normalmente al finalizar el asentamiento de la máquina debe cambiarse el lubricante. Muchas veces no sólo se cambia el contenido sino también el tipo de aceite. • Utilizar siempre los aceites recomendados por el fabricante. Consultar en casos de climas extremos. • No mezclar tipos de aceite y preferentemente tampoco marcas. • No usar aditivos sin el consentimiento del fabricante; no todos son compatibles con retenes y guarniciones internas del equipo. • Los cambios de aceite deberán hacerse con el equipo en caliente, debiéndose escurrir muy bien el carter para que arrastre la eventual suciedad depositada. • No sobrepasar los niveles indicados por el fabricante; esto puede ser perjudicial. • Efectuar los cambios en los períodos recomendados por el fabricante. • Realizar la tarea en los momentos en que menos sea afectada la producción (planificar la acción anticipadamente). • Nunca olvidar registrar el cambio en la planilla de lubricación.

2.4.4.2

Limpieza de filtros de aspiración • La frecuencia de limpieza de estos filtros aumenta en la medida que lo haga la concentración de partículas en suspensión en el medio ambiente. • Las acerías, fundiciones, fábricas de cemento, molinos harinados, los climas secos y ventosos son normalmente ambientes de alta concentración. Los filtros se limpiarán con frecuencia diaria y aún mayor. • Los del tipo de celulosa impregnada pueden limpiarse con aire comprimido, seco, filtrado y sin aceite. • Los de filtros tramado pueden limpiarse además con vapor. • La corriente de aire o vapor deberá dirigirse de adentro hacia fuera. • Finalizada la limpieza, es conveniente colocar una lámpara en el interior y verificar roturas o desprendimiento del elemento. • El reemplazo del elemento debe hacerse cada 1.500 - 2.000 horas de servicio. • Nunca deja de funcionar el compresor sin filtros de aspiración, ni con éstos rotos o saturados de suciedad. • La atención de los filtros de aspiración es crítica en todo compresor pero aún más en compresores de pistón seco. • Efectuar la limpieza con la máquina detenida. Asegurar que no entren elementos extraños en la aspiración mientras se efectúa la tarea. Tapar adecuadamente, no hacerlo con trapos, pues pueden ser olvidados y aspirados por el compresor al reiniciar la marcha, con graves consecuencias.

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2

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

2.4.4.3

Limpieza de intercambiadores de calor

49

Entendemos como tal toda superficie de un equipo a través de la cual se produce un intercambio calórico. Queda incluida la definición anterior, la superficie aletada del cuerpo del compresor, tubos aletados de inter. y postenfriadores por aire o haces tubulares en caso de refrigeración por agua. La limpieza de estas superficies es fundamental para la refrigeración, particularmente cuando ésta es por aire, dada la menor eficiencia relativa del aire como elemento enfriador. • Las superficies de intercambio aletadas se limpiarán por sopleteado con aire comprimido seco y sin aceite o con vapor. • Cuando por algún motivo éstas se ensucien con aceite, éste debe ser eliminado con algún solvente industrial de seguridad (no inflamable) o derivados del petróleo, teniendo en este último caso especial atención de realizar la limpieza con el equipo en frío. • Los intercambiadores refrigerados por agua requieren atención en la parte de agua, para quitar incrustaciones o barros acumulados. La frecuencia de limpieza aumentará a medida que decrece la calidad del agua utilizada. Nunca limpiar estas superficies (cámaras de agua y mazos de tubos) usando ácidos, pues pueden atacar las paredes u otras partes del sistema de refrigeración interconectado. Limpiar con chorro de vapor ayudado por medios mecánicos. • Tengamos presente disponer de los juegos de juntas necesarias toda vez que vayamos a realizar estas tareas, como norma reemplazar todas por las nuevas. 2.4.4.4

Control limpieza de válvulas de seguridad • El control de las mismas se realizará con el compresor en marcha y en régimen normal de carga, desplazando las válvulas de sus asientos, operando sobre sus accionamientos manuales, verificando que el aire salga con absoluta libertad y que al cerrarse no se produzcan fugas. • Periódicamente pueden requerir una limpieza. Si para realizarla fuese necesario alterar la calibración proceder luego del armado a su recalibración y precintado, recuerdar que éstas deben abrir a una presión de 10% superior a la máxima de operación del compresor. • En compresores de más de una etapa se instala una válvula entre etapas, que tiene por finalidad prevenir sobrecargas de la etapa anterior. Estas sobrecargas se producen cuando hay fallas en las etapas posteriores, por ejemplo por obstrucción, traba o rotura. Por lo tanto, toda vez que una válvula de seguridad reacciona produciendo un escape de aire, parar inmediatamente el compresor y revisar el funcionamiento de las etapas posteriores. • Bajo ningún concepto modificar la regulación de las válvulas de seguridad para evitar que reaccionen, pues podrían hacerse inoperantes con serios daños para el compresor.

2.4.4.5

Regulación y cambios de correas En gran parte de los compresores la transmisión del movimiento del motor al compresor se realiza mediante correas trapezoidales. • Las correas se tensan mediante el sistema de rieles y tornillos tensores. Toda vez que realizar esta operación, no perder de vista la alineación del mando. • Un factor importante para la eficiencia de la transmisión es el ajuste correcto de la tensión de las correas. Las correas muy tensas sobrecargarán los rodamientos

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• •

•

•

•

•

•

•

2.4.4.6

y ejes, tanto del compresor como del motor. Las correas muy flojas patinarán, consumiendo energía, recalentándose y gastándose rápidamente. Al colocar las correas, aflójese y córrase el motor, pues de querer forzarlas por encima de las poleas se corre el peligro de dañarlas permanentemente. Una manera adecuada de controlar la tensión del juego de correas es presionar levemente cada una de ellas con el pulgar en el centro del arco distendido, debiéndose lograr una flecha tal que las respectivas caras superiores queden alineadas con las caras inferiores de las restantes. Puede ocurrir, a pesar de usarse juegos de correas codificadas, que se note diferencias entre las tensiones de unas y otras. Estas diferencias tenderán a desaparecer a medida que la transmisión se vaya asentando. Luego de algunas pocas horas de marcha, repetir el control y corregir la tensión de ser necesario. Repetir posteriormente los controles a intervalos espaciados. Cuidarse de que las correas no se puedan ensuciar con aceite o grasa, pues pueden patinar y deteriorarse rápidamente. Tampoco debe aplicarse algún “mejorado” de la transmisión, tal como resinas o pastas, como se acostumbra con las transmisiones con correas planas, pues su efecto es absolutamente negativo. Si por alguna emergencia en la operación fuera necesario que por algún tiempo funcionara el equipo con alguna correa menos, es recomendable que se cambie el juego completo. Por otro lado, cuando después de un período considerable de funcionamiento sea necesario cambiar correas dañadas, también deberá cambiarse el juego completo, ya que las correas en servicio, cualquiera sea el tiempo transcurrido, están sujetas a alargamiento que hace impracticable el reemplazo parcial de las mismas. Cuando deba cambiarse un juego de correas es importante usar sólo aquellas cuyos códigos puedan agruparse dentro de las tolerancias admitidas por las normas. Cuando deban encargarse nuevas correas para reemplazar las existentes, se debe tener cuidado de que las mismas tengan la misma capacidad de carga que las originales, ya que no todas las correas de las mismas dimensiones son capaces de transmitir la misma potencia.

Repuestos • Antes de comenzar cualquier reparación consultar el registro de repuestos, y asegurar su disponibilidad en el momento de realizar el trabajo. • Cuando los repuestos sean comunes a varias máquinas (correas, rodamientos, etc.) y a otros grupos de mantenimiento, hacer la reserva correspondiente. • Utilizar siempre los repuestos legítimos del fabricante. • Los repuestos estándar (correas, rodamientos, etc.) deberán ser de marcas reconocidas y acreditadas en el mercado. • Asegurarse que los retenes, guarniciones, etc., sean del material adecuado. No todos son compatibles con los lubricantes y temperaturas de servicio. • Asentir en los registros el uso de repuestos. • Reponer repuestos al llegar a las cantidades mínimas estipuladas. • Mantener un stock mínimo indispensable para garantizar continuidad en el servicio. El fabricante podrá asesorar en relación con la variedad de elementos a disponer y las cantidades de cada uno.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES DE COMPRESIÓN

2.4.5

Búsqueda y localización de fallas

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• Las fallas pueden ser, según su importancia, mayor o menores. • Las fallas menores son aquellas que pueden ser corregidas haciendo un simple ajuste o por reemplazo de un repuesto pequeño. Generalmente se las puede atribuir a suciedad, mal ajuste, o a personal de atención no familiarizado con las funciones de las distintas piezas componentes de la máquina. Las dificultades de este tipo pueden, por lo general, ser escogidas haciendo una buena limpieza, ajustando todo correctamente, o por el rápido reemplazo de piezas pequeñas. • Las fallas mayores sólo pueden ser corregidas con considerable tarea de desarme (con la consecuente pérdida de tiempo de operación) y reemplazo de piezas mayores, generalmente caras. Analizando estas fallas es común determinar que se deben a períodos de operación bastante extensos con enfriamiento y lubricación inadecuados, o mantenimiento descuidado. • Comunmente, puede afirmarse que la omisión de una atención adecuada conduce a una sucesión de fallas menores que terminan probablemente por transformarse en una mayor. • La búsqueda y localización de fallas es en gran parte un proceso de razonamiento, generalmente por eliminación, basado en un profundo conocimiento de las funciones interrelacionadas de los distintos componentes de una instalación y el efecto de las condiciones adversas. • Al final de este apartado hay un listado que presenta las fallas más comunes y sus posibles causas. La finalidad es facilitarle al personal de mantenimiento el “donde buscar la causa” de algunas dificultades. • Naturalmente, es una lista de aplicación general. Algunos puntos se aplicarán sólo a equipos refrigerados por aire, a equipos refrigerados por agua y otros a los de dos etapas solamente. Al usar el listado de causas téngase presente que hay que hacer siempre una referencia a lo que son las condiciones normales. • La única forma de conocer cuáles son las condiciones normales de una instalación, es llevar un registro de los parámetros medibles característicos de la misma (ver programa de mantenimiento frecuencia semanal). Estos datos relevados a través del tiempo, conjuntamente con las planillas de mantenimiento y los registros de reparaciones, constituyen un elemento valiosísimo para el análisis, prevención y predicción de fallas. En grandes centrales de compresión, el registro de parámetros característicos es de tal importancia que suele hacerse diariamente y aun menos y siempre discriminado por etapas. • La simple medición de los tiempos de carga y vacío de un compresor puede poner de relieve, bien un aumento en la demanda, bien alguna dificultad en la compresión (disminución de la capacidad), o bien un considerable aumento de las fugas en la red de distribución. Lista de fallas más comunes 2.5 En esta lista presentamos algunos de los problemas más comunes, seguidos de una sucesión de números que indican cuáles son las causas probables que originan. A continuación está el listado de las causas.

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Fallas

Causas

El compresor es muy ruidoso o golpea.

2,6,7,10,12,16,17,18,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28,29,30,34,35,54,62, 71,72,80.

La temperatura de descarga del aire es superior a la normal.

2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,13,15,31,32,33,3 4,36,37,38,39,41,42,43,53,54,62,78.

Ciclo de operación anormalmente largo.

1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,31,43, 53,54,55,57,63,78.

Desgaste excesivo de aros, pistón o cilindro.

2,12,13,25,45,46.

Desgaste excesivo de vástago o empaquetaduras.

25,27,28,35,44,45,46,47,48,70.

El motor alcanza temperaturas excesivas.

2,6,7,8,9,15,27,28,31,40,49,50,51,5 2,53,54,62.

El equipo entrega menor caudal que la capacidad específica.

2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,13,14,31,32,37, 39,41,42,43,53,54,55,56,57,63.

Presión de descarga menor que la normal. Sopla la válvula de seguridad del tanque o la de descarga del compresor.

1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,58,78. 2,3,10,54,59,60,61,79,80,81.

Presión entre etapas superior a la normal.

26 A,7 A,8 A,12 A,13 A,31,32,33,39,41,42,43 a,54,55 A,58,62,9 A.

Válvula de seguridad del enfriador entre etapas sopla.

2,6 A,7 A,8 A,9 A,12 A,13 A,31,43 A,54,59,60,62,65.

Presión entre etapas inferior a la normal.

1,4,5,6B,7B,8B,9B,11,12B,13B,43B ,58,78,63.

Partes del compresor excesivamente calientes.

2,4,5,6,7,8,9,12,13,15,16,24,26,27,2 8,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,4 1,42,43,52,53,54,62,70,78.

Temperatura de salida de agua superior a la normal.

2,15,39,41,64,78.

Desgaste o roturas de válvulas anormal.

10,15,25,43,45,46,54,66,68,69.

Vibración excesiva del compresor.

2,8,10,15,16,17,18,19,20,24,53,54, 62,71.

Acumulación o emulsión de agua en el carter.

73,74,75.

Arranques muy frecuentes.

1,3,10,11,56,76,77,78.

El compresor no deja de cargar.

1,4,5,10,11,61,78,79,80,81.

El compresor no arranca.

3,10,40,49,50,51,82,83,84,85.

1-La demanda del sistema excede la especificación. 2-La presión de descarga excede la especificación. 3-Regulación incorrecta del presostato. 4-Tubería de aspiración obturada, muy pequeña, muy larga. 5-Filtro de aspiración tapado. 6-Válvulas gastadas o rotas. 7-Válvulas no asientan en su alojamiento. 8-Válvulas ubicadas incorrectamente. 9-Fugas en juntas. 10-Descargador o control (presostato, abreválvulas, válvula piloto, etc.) con fallas. 11-Fugas excesivas en el sistema. 12-Aros de pistón gastados, trabados o rotos. 13-Cilindros o pistones gastados o rayados. 14-Correas de transmisión patinan. 15-Velocidad muy elevada. 16-Transmisión desalineada. 17-Polea o volante flojo. 18-Rotor del motor flojo sobre su eje. 19-Bulones de anclaje flojos. 20-Fundamento no plano. El equipo se “hamaca”. 21-Huelgo entre pistón y cabeza muy reducido. 22-Juego axial del cigüeñal muy grande. 23-Pistón flojo. Controlar ajuste de tuerca y fijación del vástago. 24-Cojinetes requieren ajuste o reemplazo. 25-Arrastre del líquido. 26-Nivel de aceite en el carter muy alto. 27-Falla de lubricación. 28-Viscosidad del aceite incorrecta. 29-Enfriador entre etapas vibra. 30-Ruido de campanilleo en el tanque (consultar al fabricante) 31-Temperatura ambiente muy alta. 32-Ventilación muy pobre. 33-Acceso de aire al ventilador bloqueado. 34-Sentido de giro invertido. 35-Nivel de aceite en el carter muy bajo. 36-Válvula de retención o de descarga defectuosa. 37-Cámaras de refrigeración de cilindros o ínter enfriador sucios. 38-Tiempo sin cargar muy reducido. 39-Cantidad de agua de refrigeración insuficiente. 40-Correas muy tensas. 41-Temperaturas de ingreso de agua muy elevada. 42-Camisa de agua o enfriador sucio. 43-Válvulas sucias. 44-Tipo de aceite incorrecto. 45-Filtro de aire defectuoso. 46-Suciedad y óxido ingresan al cilindro. 47-Empaquetaduras gastadas, trabadas o rotas. 48-Vástago rayado, picado, gastado. 49-Motor muy chico. 50-Condiciones eléctricas malas. 51-Voltaje anormalmente bajo. 52-Excesivo numero de arranques. 53-Línea de descarga restringida. 54-Pulsación de resonancia (admisión o descarga) 55-Fugas en retenes de vástago. 56-Válvula de seguridad con fuga.

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2

DEPÓSITOS, FILTROS Y ACUMULADORES

Fallas

53

Causas 57-Velocidad menor que la especificada. 58-Manómetro defectuoso. 59-Válvula de seguridad regulada muy bajo. 60-Válvula de seguridad defectuosa. 61-Tubería de control con fugas. 62-Pasajes en enfriador intermedio tapado. 63-Enfriador entre etapas con fugas. 64-Temperatura de descarga de aire muy alta. 65-Presión en el enfriador entre etapas muy alta. 66-Ensamble incorrecto. 67-Resortes rotos. 68-Válvula nueva en asiento gastado o roto. 69-Válvula gastada en asiento bueno. 70-Empaquetadura de vástago muy ajustada. 71-Fundación inadecuada. 72-Tuberías mal soportadas. 73-Tiempo de marcha muy corto. El equipo frío condensa agua en el carter. 74-Uso de aceite detergente (HD). Reemplazar. 75-Aspiración en lugar muy húmedo. 76-Tanque muy pequeño. 77-Tanque acumulador con mucho condensado. Drenar mas seguido. 78-Demanda de aire continua, superior a la prevista. 79-Tubería de control obstruida. 80-Piezas del mecanismo descargador gastadas o rotas. 81-Filtro del sistema de control tapado. 82-Accionó del releé térmico. 83-Saltó un fusible. 84-Cableado incorrecto. 85-Presostato de agua abierto (falta presión)

Aclaración: las letras A y B se refieren a la etapa de alta o baja presión.

< 54

MICRO

3

Instalación y mantenimiento de redes de distribución

Introducción La condición estática de la red de distribución, sumada a la naturaleza invisible, incombustible e inodora del aire comprimido, llevan a que el mantenimiento de las redes de distribución sea deficiente, y a menudo hasta inexistente en la mayoría de las industrias. La importancia del mantenimiento de una red de distribución comienza a evidenciarse al tomar real conocimiento de las pérdidas económicas que en ellas se originan. La red de distribución es parte del sistema de aire comprimido (generación, tratamiento, distribución, utilización, etc.) y como tal su performance afectará en forma directa al rendimiento del conjunto. Una red ineficiente disminuirá la rentabilidad del sistema de aire comprimido, fundamentalmente elevando los costos de generación, y la carga de mantenimiento en los componentes neumáticos. Obviamente, la efectividad de un sistema de distribución no sólo dependerá del mantenimiento, también juegan un rol importante en esto el diseño original de la red. Una instalación defectuosa en donde no se hayan considerado mínimos detalles de diseño, será tan ineficiente como otra abandonada en su mantenimiento. Por ello, complementando recomendaciones para el mantenimiento de la red, introduciremos previamente los lineamientos generales, pérdidas de carga admisibles, etc., que permitan obtener de arranque un diseño adecuado de la misma. 3.1

Diseño e instalación de redes de distribución

3.1.1

Clasificación de las tuberías Para el transporte del aire comprimido desde el depósito (central de generación) hasta los puntos de utilización, se emplea una red de conducciones conocidas bajo el nombre genérico de tuberías. Una red de distribución de aire comprimido puede considerarse formada por cuatro sectores de tuberías: • Tuberías principales. • Tuberías secundarias. • Tuberías de servicio o bajantes. • Tuberías de interconexión.

3.1.1.1

Tuberías principales Son las que salen del depósito, y conducen la totalidad del caudal de aire comprimido hacia las áreas de trabajo. Son normalmente las de mayor diámetro de toda la red.

3.1.1.2

Tuberías secundarias Son todas aquellas que derivan de las tuberías principales, y se ramifican por las áreas de trabajo. El caudal de aire que transportan será el correspondiente a la suma de los caudales parciales que de ellas se derivan. Son normalmente de menor diámetro que la tubería principal.

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<

3

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

3.1.1.3

Tuberías de servicios o bajantes

55

Son las que se derivan de las secundarias en forma vertical hacia los puntos de consumo. El caudal de aire que transportan es el correspondiente a la suma de los consumos a abastecer. Son normalmente de menor diámetro que las secundarias, y en general no exceden los 4 metros de longitud. 3.1.1.4 Tuberías de interconexión Son las que se desprenden de las bajantes para alimentar a los equipos neumáticos. Normalmente de diámetro reducido y corta longitud, constituidas por tubos flexibles, mangueras o tubos rígidos de cobre.

Clasificación de las tuberías de una red.

3.1.2

Velocidades máximas recomendadas Un factor importante a considerar en el diseño de una red, es la velocidad de circulación del aire comprimido por las tuberías. De esta velocidad dependerá la pérdida de carga del sistema de distribución, que como veremos, deberá mantenerse dentro de límites muy reducidos. La siguiente tabla da las velocidades máximas recomendadas para los distintos sectores de una red de distribución. Sector de tubería

Velocidad máxima m/ seg.

Principal

8

Secundaria

10

Servicio

15

Interconexión

20

Estos valores serán disminuidos convenientemente, a medida que aumente la longitud de la red. El cálculo final de las pérdidas de carga totales del sistema será el que en definitiva determine la velocidad de circulación más adecuada en cada caso, dependiendo esto de la geometría de la red, el número de accesorios instalados, su longitud, etc.

< 56

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3.1.3

Requisitos de una red de distribución Los requisitos básicos que debe satisfacer toda la red de distribución de aire comprimido son: • Reducir la caída de presión. • Mínimas pérdidas por fugas. Dependiendo de cada implantación industrial en particular, serán exigibles además los siguientes: • Capacidad para separar y eliminar condensados. • Flexibilidad para afrontar futuras demandas. Seguidamente trataremos en forma individual cada uno de los puntos.

3.1.3.1

Caída de presión Caída de presión, pérdida de presión o pérdida de carga son diferentes expresiones que significan lo mismo, y se refieren a una pérdida de energía que se va originando en el aire comprimido ante los diferentes obstáculos que encuentra en su desplazamiento hacia los puntos de consumo. Esto hace que cuando por la red circule aire comprimido se establezca una diferencia entre la presión disponible en el depósito, y la obtenible en los puntos de consumo, resultando esta última inferior. A esa diferencia de presiones es a la que denominamos pérdida de carga, y a la que denotaremos en adelante como DP. Las pérdidas de carga en los sistemas de tuberías, pueden agruparse en: a) Pérdida en los tramos rectos. b) Pérdidas en los accesorios (codos, curvas, T, válvulas, etc.) Cada una de ellas deberá ser evaluada separadamente. a) Pérdidas en tramos rectos Para un tramo recto de cañería la pérdida de carga queda determinada matemáticamente por una expresión del tipo:

Donde: K = Constante de conversión de unidades. G = Peso específico del aire. B = Coeficiente de fricción. L = Longitud del tramo recto. Q = Caudal circulante. D = Diámetro interno de la tubería.

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<

3

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

57

De la expresión anterior extraemos las siguientes conclusiones: • La pérdida de carga es directamente proporcional al coeficiente de fricción. Éste dependerá, entre otros, de la rugosidad interna de los tubos. • La pérdida de carga es directamente proporcional al cuadrado del caudal circulante. • La pérdida de carga es inversamente proporcional a la quinta potencia del diámetro interno de la tubería. Los siguientes ejemplos cuantifican las conclusiones anteriores, permitiendo visualizar más claramente la incidencia de estas variables en el valor final de la pérdida de carga. • Si el coeficiente de fricción se duplica (como resultado de utilizar tubos de gran rugosidad o por incrustaciones en tuberías existentes), las pérdidas de carga crecerán en igual proporción. • Si en una tubería se aumenta al doble el caudal circulante, las pérdidas de carga resultarán cuatro veces superiores.

o Si una instalación original se realiza, por economía, con un diámetro de tubo 20% menor que el necesario, la pérdida de carga resultante será tres veces superior.

b) Pérdida en accesorios Las pérdidas de carga en accesorios pueden evaluarse por distintos métodos. El más práctico de es el de la longitud equivalente. Éste consiste en computar la pérdida de cada accesorio como una longitud de tubería recta que origine una pérdida equivalente a la del accesorio en cuestión. Los valores de la longitud equivalente para los distintos accesorios de tubería se encuentran indicados en la tabla de la página 68. Las pérdidas de carga en una instalación equivalen, como ya dijimos, a una pérdida de energía y significará una erogación extra de dinero durante la compresión. En efecto, para poder mantener un valor mínimo en las bocas de utilización, será necesario compensar esa pérdida de carga, incrementando la presión en el depósito. Esto equivale a aumentar en igual proporción la presión de descarga del compresor, esto conducirá a un aumento del consumo de energía; por ejemplo cuando la presión de descarga de un compresor se eleva de 6 a 7 bar, el consumo energético crece en un 6% aproximadamente. En un diseño adecuado, la caída de presión entre el depósito y la entrada a las unidades de filtrado, regulación y lubricación del punto más alejado del consumo, no deberá exceder del 2% al 3% de la máxima disponible en el depósito cuando la red opere a su régimen normal, es decir, cuando todos los consumos estén habilitados. Quedan excluidos del límite establecido, los equipos secadores de aire que sean instalados a la salida del depósito. No es aconsejable hacer economías al dimensionar una red de distribución. El costo adicional de una red “generosamente” dimensionada es pequeño, y básicamente sólo centrado en el peso extra de tubos de mayor diámetro, pues la mano de obra es además fácilmente amortizable con el ahorro de energía de compresión, y generalmente muy pequeño comparado con el que ocasionará el tener que reemplazar el sistema por insuficiente. A efectos de reducir las pérdidas de carga del sistema, tengamos en cuenta los siguientes principios:

< 58

MICRO

• Tender las tuberías eligiendo sistemáticamente los recorridos más cortos. • Procurar que las conducciones sean lo más rectas posibles. • Evitar, siempre que se pueda, cambios innecesarios de dirección, codos dobles, piezas en T, derivaciones, reducción de la sección, etc. • Dar preferencia de uso a aquellos accesorios que a igual función originen menor pérdida de carga (curvas en lugar de codos, válvulas esclusas o esféricas en lugar de válvulas globo, etc.) Recuerde que... Pérdida de carga = pérdida de energía = pérdida de dinero. 3.1.3.2

Pérdidas por fugas Las fugas en las redes de distribución constituyen un importante factor de pérdidas económicas en la explotación de un sistema de aire comprimido. En las instalaciones antiguas, y en otras modernas mal mantenidas o “descuidadas” se llegan a registrar pérdidas que representan a menudo el 40% de la capacidad del compresor, y que muchas veces superan a las demandas reales. Estas pérdidas además de simular la necesidad de incrementar el número de compresores instalados por insuficiencia de caudal en las bocas de utilización, significan, desde el punto de vista energético y por lo tanto económico, una erogación innecesaria de dinero. La tabla siguiente muestra, para distintos diámetros de orificio, el caudal de aire de pérdidas para una presión de operación de 6 bar, y la potencia necesaria para su reposición. Diámetro del agujero mm

Pérdida de aire a 6 bar Nm3/h

Potencia necesaria de reposición Kw. CV

1

3,6

0,3

0,4

3

36

3,1

4,2

5

97,2

8,3

11,2

10

378

33

44

Suponiendo tener en una red 10 fugas, cada una de ellas equivalente a un orificio de 1 mm de diámetro, al cabo de un mes habrán escapado, asumiendo laborables 200 Hs., unos 7200 Nm3, con un costo energético equivalente a 620 Kw.-h. Esto es aproximadamente un compresor de CV funcionando ininterrumpidamente las 200 Hs. laborables, sólo para abastecer las fugas. El costo de reacondicionamiento de una instalación para reducir las fugas es muy pequeño en comparación con el resultante beneficio económico. Con un moderado gasto de mantenimiento, las pérdidas podrán conservarse entre un 5 a 10% de la capacidad instalada. Cuando los costos de la energía son elevados, resulta rentable aumentar el mantenimiento de la red hasta reducirlas aún por debajo del 5%. Debemos considerar las siguientes recomendaciones al concebir la red: a) Evitar las uniones innecesarias sobre todo cuando sean roscadas o bridadas. Éstas son siempre potenciales puntos de fuga. b) En lo posible utilizar accesorios para soldar (tipo socket o tope). c) En las uniones roscadas, puede eliminarse de fugas realizando soldadura de sello (con bronce) en las mismas.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

59

d) Evitar el uso innecesario de acoples rápidos y mangueras. e) Utilizar los elementos adecuados para el conexionado de las mangueras (conectores, abrazaderas, etc.) f) Preferentemente utilizar válvulas sin empaquetadura (a diafragma), o en su defecto prevea que sean del tipo reempaquetable bajo presión (BSUP). Recuerde que... Fugas = pérdida de energía = pérdida de dinero 3.1.3.3

Separación y eliminación de condensado El agua constituye una impureza para cualquier sistema de aire comprimido, por lo tanto debe ser eliminada. Ésta ingresa al sistema en forma de vapor juntamente con el aire atmosférico aspirado por el compresor. Al ser comprimido el aire se satura, por lo tanto al descender su temperatura (después del compresor) da origen a la formación de condensado dentro del sistema, con su secuela de inconvenientes toda vez que se permita que éste llegue a los puntos de utilización. La necesidad o no de concebir una red de distribución con capacidad para separar y eliminar condensado, dependerá fundamentalmente de las posibilidades que la instalación ofrezca para que este condensado se forme en las redes. En otras palabras, dependerá del tratamiento que reciba el aire comprimido antes de ingresar a la red, o sea del tipo de instalación disponible en la central de generación. El siguiente cuadro permitirá, en función del tipo de instalación, determinar las necesidades de separar y eliminar condensados en la red. Tipo de instalación

Componentes de la instalación / variantes

Cualidad de la red para separar condensado

Elemental

Compresor - Depósito

Sí

Convencional

Compresor - Postenfriador - Depósito

Sí

Con secadores frigoríficos o de adsorción

Compresor - Postenfriador - Depósito - Secador sin reserva instalada y sin by-pass.

No

Compresor - Postenfriador - Depósito - Secador con reserva instalada

No

Compresor - Postenfriador - Depósito - Secador sin reserva instalada con by-pass

Sí

Compresor - Postenfriador - Depósito - Secador con o sin by-pass

Sí

Con secador delicuescente

El diseño de una red que no reúna cualidades para separar y eliminar condensado es muy simple, y no requiere ninguna consideración en particular; resultan de menor costo inicial, pues se eliminan accesorios, separadores, trampas de condensado y válvulas, entre otras cosas; lo que contribuye notablemente a la amortización de las unidades de secado a la salida del depósito, imprescindibles para realizar la red en estas condiciones. Cuando sea necesario que ésta actúe como eficiente separador de condensado, deberá respetarse en su diseño ciertas reglas mínimas, a saber: a) Inclinar ligeramente (0.5 - 1%) los tramos de tubería en la dirección del flujo de aire, de manera tal que el condensado circule en el mismo sentido que aquél. b) Instalar en el extremo de las pendientes colectores de condensado con purgas manuales o automáticas que permitan su evacuación.

< 60

MICRO

Solución alternativa para redes aéreas.

Solución para redes subterráneas, aunque poco recomendable.

c) Cuando a causa de las pendientes en líneas de gran longitud sea necesario recuperar altura para salvar un obstáculo, o derivar la línea a una planta superior, adoptar las soluciones que también se indican en las figuras vistas. Recordemos: siempre que hagamos derivaciones, conectarlas a la parte superior de los tubos de los cuales deriva. Esto asegura que el condensado no pase a los tramos derivados. d) Conectar las bajantes desde la parte superior de las tuberías secundarias, y descender hacia las utilizaciones con la clásica “bajada bastón”, con curvas de radio amplio. Inclinar la bajante en la dirección del flujo de aire en la tubería secundaria, como se indica en la figura a continuación; obtendrá así menos pérdida de carga.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

61

e) Instalar al pie de la bajante una purga (manual o automática) para eliminar el condensado que pueda formarse. Es conveniente prever allí un pequeño colector que acumule condensado, esto favorecerá el funcionamiento de los drenadores automáticos y espaciará los períodos de drenaje manual. La figura siguiente ilustra distintas soluciones para pie de bajantes.

A: con drenaje manual. B: con drenado automático. C: con drenado automático y by-pass manual.

f) Derivar las conexiones de servicio en forma lateral a la bajante. g) Instalar en la toma de servicio una unidad para filtrado y separación final del condensado, eventualmente, también reguladores de presión y lubricadores de aire comprimido si fuera requeridos por la utilización.

Este gráfico resume los conceptos mencionados aplicados a una red de distribución.

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Recuerde que... Condensado en las utilizaciones = Deterioro de componentes = Pérdida de dinero Consideraciones complementarias: 1. Toda vez que instalemos trampas o purgas automáticas, es conveniente prever inmediatamente antes un filtro de línea del tipo, y/o similar, que impida que la suciedad formada llegue a la trampa. Éstas poseen mecanismos internos que suelen atascarse cuando el condensado es sucio, dejando en consecuencia de operar (partes B y C de la figura mencionada en el punto e). Existen en el mercado trampas con filtro incorporado. Esto no es necesario cuando el drenaje es manual (parte A de la figura referida). 2. Prevea válvulas de bloqueo que permitan aislar la purga y su filtro cuando éstos requieran mantenimiento. En servicios críticos es conveniente además, prever un drenaje manual directo antes de la válvula de bloque. 3. Instalar las trampas, filtros y cuadros de válvulas en lugares de fácil acceso. Recuerdar que muchos elementos son abandonados en su mantenimiento por esta dificultad. Colocarlos a una altura tal que puedan ser atendidos desde el nivel del piso, sin uso de escaleras. 4. Algunos tipos de trampas automáticas requieren la conexión adicional de un tubo de equilibrio, cuando las cantidades de condensado son considerables. En estas condiciones podría experimentarse en la trampa un “bloqueo por aire” que impediría el normal drenaje. Este bloqueo es anulado por el tubo de equilibrio. 5. Como norma no haga bajantes con diámetros inferiores a 3/4”, aunque el cálculo lo justifique. Con el tiempo el óxido y la suciedad arrastrada por el aire comprimido puede obturarlas. 3.1.3.4

Futuras demandas Ya se ha dicho que uno de los requisitos a reunir por una red de distribución es la flexibilidad, para poder afrontar futuras demandas sin que la presión en los puntos de utilización caiga fuera de límites tolerables. Entonces es importante considerar esas futuras demandas cuando se calcula la red, para que la instalación no sea superada rápidamente. Estas futuras demandas afectarán fundamentalmente el cálculo de tuberías principales, y secundarias; no siendo consideradas en el caso de bajantes o tuberías de interconexión, dado que su modificación es relativamente sencilla y económica. Las futuras ampliaciones del servicio de aire comprimido pueden dividirse en dos grupos: 1. Aumento de la demanda dentro de áreas ya abastecidas. 2. Extensión del servicio de aire comprimido a áreas por construir. Las primeras normalmente no requieren prolongaciones de la red existente, y podrán ser atendidas previendo en el diseño original bocas de conexión ciegas para la derivación de futuras tuberías de servicio. Las segundas requieren siempre una más o menos importante prolongación de tuberías principales y secundarias, constituyendo una carga adicional para el sistema de cañerías existente. Normalmente estas prolongaciones se harán a partir de la tubería principal, desde una brida ciega prevista a tal efecto. Resulta imposible dar un valor preciso que considere estas ampliaciones, ya que éste dependerá de cada empresa en particular. Sólo es posible dar lineamientos generales de orientación.

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4

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

63

• Evaluar las futuras necesidades de incorporar al área máquinas o equipos similares a los actuales cuyas demandas son conocidas. • Evaluar la posibilidad de que se instalen otros equipos diferentes y determinar el consumo de éstos basándose en datos de fabricantes. • No perder de vista el espacio disponible, este es normalmente un factor limitante en la cantidad de equipos a incorporar en el área. • Analizar la antigüedad de la empresa en el uso del aire comprimido. Las empresas que recién inician su uso, se tientan con sus ventajas y tienen un crecimiento inicial muy grande. • Determinar de acuerdo al análisis anterior la cuantía de las futuras demandas del área estudiada. • Calcular el consumo total del área (demanda actual + futura). • Proceder en la forma descripta para las restantes áreas; cada una de ellas podrá tener diferentes futuras necesidades. • Sumar el caudal de todas las áreas. En el caso de extensiones del servicio a áreas por construir con prolongación importante de tuberías se deberá evaluar además: • El recorrido de la nueva red, y ubicación del punto más alejado del consumo. Esto puede hacerse en función de la geometría del edificio previsto (anteproyecto), o en su defecto del terreno disponible a ocupar. No olvidar considerar las extensiones verticales de la red cuando el edificio sea de varias plantas. • Las cargas de consumos acarreados por las futuras áreas a abastecer. Si los conocemos, mejor; de lo contrario estimarlos por comparación con las áreas existentes, incluidas las previsiones por futuros consumos. Siendo al mismo tipo de industria es de prever que éstos sean comparables entre si. Con estos datos estaremos en condiciones de iniciar el cálculo de la red. Considerar en él la parte de la tubería a prolongar. Recordemos que el punto más alejado del consumo estará ahora sobre esa prolongación, y que la pérdida de carga en ese punto, cuando la ampliación se concrete, deberá ser del 2% a 3% de la máxima disponible en el depósito. El procedimiento descrito será útil también en la determinación de la capacidad total del parque de compresión, cuando todas las ampliaciones del servicio se concreten. 3.1.4

Disposición de la red de distribución Al proyectar una red de distribución, debemos primero estudiar todas las aplicaciones del aire comprimido en el establecimiento, y luego transportarlas a un plano de planta en donde quedarán localizadas. Además es conveniente confeccionar una planilla, en la cual queden reflejados los caudales, presiones y calidades del aire requeridos en cada aplicación. Resulta útil también incluir las pérdidas de carga de cada elemento integrante de la instalación: secadores, separadores, filtros, etc.; facilitando así la visión en conjunto de las pérdidas disponibles y los caudales totales a circular. Hacemos hincapié en que una instalación bien estudiada ahorrará en el montaje muchas horas de mano de obra especializada, además permitirá obtener un mejor servicio de la instalación con reducida carga de mantenimiento. A la vista de los puntos de consumo, ubicación de máquinas, estructura del edificio, etc., podremos establecer la geometría de la red. Para ello estaremos dispuestos a adoptar dos disposiciones:

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1. En circuito abierto.

Red en circuito abierto. 1 Compresor. 2 Postenfriador aire - aire. 3 Depósito. Puntos de purga. Tomas de servicios Pendientes.

2. En circuito cerrado o anillo.

Red en circuito cerrado. 1 Compresor. 2 Postenfriador aire - agua. 3 Depósito. 4 Secador frigorífico. Puntos de purga. Tomas de servicios.

Por supuesto que la elección de una u otra no es arbitraria, sino que se encuentra estrechamente ligada al tipo de instalación compresora disponible que también determina la cualidad de la red para separar o no condensado.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

65

Basados en la mencionada tabla diremos que, toda vez que la red deba reunir cualidades para separar condensados (pendientes, separadores, etc.) deberá adoptarse indefectiblemente un circuito abierto o cerrado indistintamente. El hecho de no poder realizar la red en circuito cerrado cuando ésta deba separar condensado, obedece a que en estos circuitos no puede establecerse de antemano un sentido de circulación, ya que dependerá de los consumos habilitados en cada momento. Siendo la circulación indefinida, y además variable: carece de sentido prever pendientes y separadores, pues no sólo no cumplirían su cometido cuando el flujo de aire resulte invertido, sino que además, bajo tales condiciones, serán contraproducentes. Independientemente se haya adoptado un circuito abierto o cerrado, es conveniente desde el punto de vista del posterior mantenimiento atender a las siguientes recomendaciones: a) Montaje siempre aéreo de la red de tuberías, se consigue así una mejor inspección y mantenimiento. Normalmente se cuelga o suspende de los techos o paredes del edificio; con ellos se facilita la disposición de las bajadas de servicio y los puntos de drenaje. La tubería subterránea - o enterrada, o tendida por el sueloes la menos práctica, pues dificulta las tareas y la posibilidad de hacer conexiones en ampliaciones; además, no se pueden purgar correctamente, almacenando humedad. b) Cuando por alguna circunstancia deban pasarse las tuberías por túneles (trincheras) o galerías de servicio, se procurará que no se entremezclen con otras conducciones, y por seguridad que no establezcan contacto con cables de distribución eléctrica. c) Al montar las conducciones, se procurará sujetarlas de tal manera que, cuando se produzcan fluctuaciones de temperatura, puedan desarrollarse las variaciones longitudinales sin tensiones ni deformaciones. La consecuencia de una sujeción defectuosa, o de un montaje poco cuidadoso, es la formación de combas y sifones con la consiguiente bolsa de agua. d) Siempre coloquemos llaves de paso en los ramales principales y secundarios, con objeto de que se puedan revisar las tuberías o hacer nuevas derivaciones de las mismas sin necesidad de esperar a que se produzca un tempo de parada, o de tener que dejar fuera de servicio a los compresores. e) Preveamos la utilización de unidades de filtrado y separación final de condensado en las formas de servicio. Cuando las utilizaciones lo requieran, también instalemos reguladores de presión y lubricadores de aire comprimido. Si bien estos elementos no incidirán en la conservación de la red, sí disminuirán notablemente los costos de mantenimiento y reposición de los componentes neumáticos abastecidos. f) Preveamos conexiones bridadas en aquellos equipos que requieran ser movidos de su sitio para mantenimiento. 3.1.5

Cálculo de la red de distribución

3.1.5 El cálculo de la red de distribución consiste fundamentalmente en determinar el diámetro necesario de las tuberías que la componen, para que cuando circule el caudal demandado, las pérdidas de carga no excedan los límites. Dicha determinación puede realizarse por medio de fórmulas similares a la vista anteriormente, o por métodos gráficos utilizando ábacos y nomogramas. Estos últimos permiten visualizar de una manera rápida y sencilla, la relación de las variables intervinientes, reduciendo notablemente la tediosa tarea que implica la aplicación reiterada de fórmulas. Por las razones expuestas, recurriremos a los métodos de determinación gráfica. El siguiente nomograma permitirá verificar las velocidades de circulación. No deberán superarse los valores máximos recomendados.

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La pérdida de carga en tramos rectos de tubería de acero se determinará aplicando el siguiente nomograma.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

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A menudo, resulta necesario en una instalación determinar también el diámetro, y/o conocer las pérdidas de carga de las tuberías de interconexión. Esto puede realizarse mediante el nomograma de la próxima figura.

En todos los casos se encuentra indicado el trazado a realizar para determinar cualquier variable, en función de las restantes intervinientes en el cálculo. Los valores de la longitud equivalente en metros de tubería recta para distintos accesorios se indican en la tabla posterior, en función de su diámetro nominal en pulgadas.

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Longitud equivalente de accesorios de cañería.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

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Ejemplo Sea una red de distribución con la geometría indicada en la figura que se muestra a continuación. Sean A, B y C tres bocas de utilización con las siguientes demandas: • QA = 50NI/seg. • QB = 75NI/seg. • QC = 100NI/seg. Presión máxima en el depósito = 8 bar Pérdida de carga admisible 3% (0.03 x 8 bar) = 0.24 bar

El cálculo se realizará por tramos según el caudal circulante en cada uno de ellos. 1) Cálculo de los diámetros mínimos de cada tramo, para no superar las velocidades máximas recomendadas. Utilizando el primer nomograma mencionado obtenemos los siguientes resultados: Tramo

Tipo de tubería considerado

Velocidad máxima (m/ seg.)

Caudal circulante (NI/ seg.)

Diámetro. Nominal SCH 40 (pulg.)

1-2

Principal

8

225

2_

2-3

Principal

8

175

2_

2-4

Secundaria

10

50

1

3-6

Secundaria

10

100

1_

3-8

Secundaria

10

75

1_

4-5

Bajante

15

50

_

6-7

Bajante

15

100

1_

8-9

Bajante

15

75

1

<

<

3

INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

2) Verificación de las pérdidas de carga Tramo 1 - 2

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,017 x 4,57 = 0,0077 Pérdida total del tramo 1-2: 0,017 + 0,0077 = 0,0247 Tramo 2 - 3

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,016/15 x 8,77 = 0,0093 bar Pérdida total del tramo: 2-3: 0,016 + 0,0093 = 0,0253 bar Tramo 2 - 4

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,065/10 x 2,43 = 0,0156 bar Pérdida total del tramo 2-4: 0,065 + 0,0156 = 0,0808 bar

71

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MICRO

Tramo 3 - 6

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,017/6 x 1,31 = 0,0037 bar Pérdida total del tramo 3-6: 0,017 + 0,0037 = 0,0207 bar

Tramo 3 - 8

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,027/8 x 3,22 = 0,00108 bar Pérdida total del tramo: 0,027 + 0,0108 = 0,0378 bar Tramo 4-5

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,075/3 x 3,69 = 0,0922 bar Pérdida total del tramo: 0,075 + 0,0922 = 0,167 bar

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

Tramo 6-7

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,018/3 x 6,17m = 0,037 bar Pérdida total del tramo 6-7: 0,018 + 0,037 = 0,055 bar

Tramo 8-9

Accesorios:

Pérdida de carga en accesorios: 0,045/3 x 4,65 = 0,0697 bar Pérdida total del tramo 8-9: 0,045 + 0,0697 = 0,115 bar Resumen de pérdidas de carga Tramo

DP (bar)

1-2

0,0247

2-3

0,0253

2-4

0,0808

3-6

0,0207

3-8

0,0378

4-5

0,167

6-7

0,055

8-9

0,115

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MICRO

Pérdida de carga en el punto A = DP 1-2 + DP 2-4 + DP 4-5 = 0,2725 bar Pérdida de carga en el punto B = DP 1-2 + DP 2-3 + DP 3-8 + DP 8-9 = 0,2028 bar Pérdida de carga en el punto C = DP 1-2 + DP 2-3 + DP 3-6 + DP 6-7 = 0,1257 bar Todas las pérdidas resultan inferiores al 3% = 0,24 bar. Los diámetros elegidos resultan aceptables.

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INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

3.2

Mantenimiento de la red

75

La tarea fundamental del mantenimiento aplicado a una red de distribución, será la de mantener vigentes en el tiempo las características previstas en el diseño original, asegurando continuidad del servicio y alta eficiencia de la instalación con el menor gasto posible. 3.2.1

Programa de mantenimiento preventivo El cuadro siguiente resume las tareas fundamentales aplicables al mantenimiento de la red. Las frecuencias se han establecido considerando una red diseñada para la eliminación del condensado, abastecida por una central compresora mediana del tipo convencional (compresor, postenfriador, depósito) afectada a un servicio continuo de 8 Hs. diarias y en un ambiente industrial corriente.

Frecuencia

Tarea

Notas

Diaria

Drenar condensado de las unidades protectoras. Drenar las purgas manuales de la red. Eliminar fugas mayores (fácilmente audibles). Verificar funcionamiento de drenadores automáticos.

(1) (2) (4) (1) (2) (4) (1) (4)

Semanal

Limpiar filtros de línea.

(1) (2) (3)

Quincenal

Observar estado de tuberías de interconexión (mangueras, tubos semirrígidos, acoples rápidos, abrazaderas, etc.) Corregir fugas detectadas.

Mensual

Limpiar filtros de drenadores automáticos. Controlar fugas en drenadores. Operar todas las válvulas de cierre de la red (abrir y cerrar, o viceversa). Controlar fugas por empaquetaduras.

(1) (2) (3) (4)

Trimestral

Limpiar drenadores automáticos. Determinar caudal total de fugas. Detectar y eliminar fugas cuando éstas superen el 5% de la capacidad de generación.

(1) (2) (3) (4)

Anual

Revisión general de la red. Descarrilado interior (martillado y soplado). Limpiar separadores de condensado de la red.

(5) (1) (2) (3) (4)

Notas (1) Aumentar las frecuencias proporcionalmente a las horas de servicio diarias en relación con las 8 Hs. tomadas como base. (2) Aumentar la frecuencia cuando la red sea abastecida por una instalación compresora elemental (compresor - depósito). (3) Aumentar la frecuencia cuando el compresor aspire de ambientes polvorientos o directamente cuando la atmósfera tenga elevada concentración de polvo (climas secos y ventosos). (4) Se eliminan del programa de mantenimiento cuando la red es abastecida por una instalación compresora con secadores por adsorción o frigoríficos a la salida del depósito. (5) Esta práctica se aplicará también a las tuberías nuevas que deban entrar en servicio. (6) Aplicar agua jabonosa en todas las uniones.

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MICRO

3.2.2

Determinación del caudal de fugas Para cuantificar las fugas en una red de distribución existen varios procedimientos. Enunciaremos aquí uno de ellos, el cual consideramos más sencillo y de rápida determinación. La aplicación del método que seguidamente explicaremos, requiere la detención de todos los equipos de la planta, por lo que es recomendable ponerlo en práctica en momentos en los que no sea afectada la producción (turnos extra, almuerzo, etc.) Este método permite determinar rápidamente el porcentual de fugas en relación con el caudal generado. Proceder del siguiente modo: 1) Verificar que todos los equipos neumáticos abastecidos por la red se encuentren fuera de servicio. 2) Ubicarse cerca del compresor, y esperar que éste se ponga en marcha (caso de regulación por marcha y parada), o entre en carga (caso de regulación por carga y vacío). 3) Cronometrar el tiempo (TM) en segundos que el compresor permanece en esa condición. 4) Luego cronometrar, cuando se detenga o entre en vacío, el tiempo (TP) en segundos que transcurre hasta un nuevo arranque. 5) Determinar el porcentual de fugas (PF) aplicando la siguiente fórmula:

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4

MICRO CAPACITACIÓN

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Material didáctico

Micro Capacitación realiza y comercializa una variedad de elementos didácticos de gran flexibilidad, fácil montaje y re-ubicación o cambio, con posibilidades de expansión con módulos que permiten partir de un modelo básico, y terminar en un poderoso centro de estudio y ensayo. Paneles serie DIDACTO Estos paneles están enteramente diseñados por MICRO en un desarrollo compartido por nuestros especialistas de Capacitación y de Ingeniería. Los componentes que se utilizan para su construcción son los mismos que adopta la industria de todo el mundo para la implementación de sus automatismos en una amplia gama de aplicaciones y complejidades.

Se entregan con una base de montaje en estructuras de perfiles de aluminio anodizados, y un exclusivo sistema de fijación de elementos de ajuste manual de un cuarto de vuelta que permita su fácil re-ubicación o cambio, facilitando la tarea didáctica del capacitador y la asimilación de conceptos de los asistentes.

En cuanto a las posibilidades de expansión, se han contemplado diferentes módulos que permiten migrar de un modelo básico y llegar a implementar hasta un poderoso Centro de Estudio y Ensayo que incluya PC, interfaces para accionamiento de actuadores, mobiliario, etc., cubriendo variadas tecnologías complementarias.

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MICRO

Software

Los softwares utilizados tienen como misión amalgamar la potencialidad de la informática aplicada a la enseñanza de automatización. Puede clasificarse en: 1. Softwares de simulación, que pueden diseñar,

ensayar y simular circuitos que incluyan componentes electrónicos, neumáticos e hidráulicos. 2. Softwares de cálculo, información técnica y selección de componentes adecuados para cada requisición técnica. 3. Softwares de presentaciones que, preparados por nuestros ingenieros, optimizan las charlas y las adecuan al medio al que van dirigidas. Los referencia a los softwares de simulación, y con el fin de hacerlos interactivos, se dispone de interfaces que permiten físicamente hacer actuar a los elementos que son visualizados en el monitor de la computadora. Material de soporte Micro Capacitación dispone de variados elementos didácticos para facilitar la transmisión efectiva de los conceptos. Entre ellos se cuenta con componentes en corte, simbología para pizarra magnética, manuales, videos, transparencias, etc.

Cursos Micro Capacitación cubre un extenso rango de temarios en los cursos que dicta en sus aulas que, para tal efecto, posee en su edificio central. Pero también atiende los requerimientos de la Industria y las instituciones educativas trasladándose con su laboratorio móvil a las ciudades del interior, y otros países.