Diseño de Una Sala de Compresores de Aire

 

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D IIS SEÑO D E U N NA A SALA D E C O OM MPR E ES SOR E ES S D E AI R E

DISEÑO DE LA SALA DE COMPRESORES En el diseño de la red de aire comprimido es necesario conocer múltiples datos de la misma con el fin de poder dimensionar cada uno de los equipos necesarios para la producción del aire comprimido, entre estos datos se encuentran los siguientes: Caudal y Presión necesarios en todos y cada uno de los puntos de consumo. Calidad del aire necesaria en cada uno de los puntos (punto de rocío, cantidad de partículas, cantidad de agua y aceite). Situación de la sala de compresores. Trazado de la red.  

Compresor: Una vez conocidos dichos datos podemos proceder al dimensionamiento del compresor de aire. Lo primero que debemos decidir es el tipo de compresor que deseamos instalar: Com Co mpreso presorr d dee to torni rnilllo: Los compresores de tornillo son adecuados  para situ situaci acion ones es don donde de el con consu sum mo de ai aire re sea continuo y sin grandes picos de consumo. Alto rendimiento energético para un uso continúo. Flujo de aire sin pulsaciones. Los compresores de tornillo operan de forma económica para presiones de entre 5 y 14bar. Compresores de pistones: Los compresores de pistones son www.iri www.irimac.es/ mac.es/ AireCompri AireComprimido/SALA_d mido/SALA_diseno.html iseno.html

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adecuados para requerimientos de aire intermitentes con grandes picos de consumo. Pueden ser usados como compresores de apoyo y son la mejor  opción para flujos muy cambiantes. Alto rendimiento en flujos muy cambiantes. Los compresores de pistones pueden llegar  a presiones muy elevadas, desde 8 a 35bar. El segundo pas paso o en el dim dimensionam ensionamiiento de dell compre compresor  sor  será determinar la presión máxima de funcionamiento del mismo, teniendo en cuenta que dicha presión debe ser  siempre superior a la presión de funcionamiento de los equipos de consumo que existen en dicha red. Teniendo en cuenta las siguientes perdidas de la red: Perdidas de presión máximas en la red: 0,1 bar para redes normales. 0,5 bar para redes muy largas y ramificadas (minas, canteras, etc..) Perdidas de presión en tratamiento de aire: 0,6 bar b ar para secador d dee diaf diafragm ragmaa con filtro. 0,2 bar para secador de refrigeración. 0,8 bar para secador de adsorción con filtro. Perdidas de presión máximas para filtros: 0,05 bar en filtros de partículas. 0,6 bar en filtros en general. Diferencia entre presión máxima y mínima del compresor: Entre 0,5 y 1 bar p Entre para ara compresores de tornillo. Aproximadamente un 20% de la presión máxima.  

Calderin: El calderin es un tanque de acumulación de aire comprimido, este reduce en gran medida las  pulsacione  pulsaci oness en la dem deman anda da de ai aire re com compri prim mido y separa parte del condensado presente en el sistema neumático. Este calderin debe ser del tamaño  preciso  preci so con el fin de cu cum mpli plir llaa m miisi sión ón pa para ra llaa qu quee  

 

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esta diseñado. En una primera aproximación y sin meternos en más detalles el volumen recomendado para el calderin depende del tipo de compresor que vayamos a instalar y del volumen de aire que  produzzca di  produ dich cho o com compresor, presor, asi de la la experi experien enci ciaa obtendremos los siguientes valores: Vcalderin = Qcompresor (Para compresores de pistones) Vcalderin = Qcompresor/3 (Para compresoress d compresore dee tornil tornillo) Donde el Vcalderin será el volumen total del calderin en litros y Qcompresor es el FAD (aire libre suministrado) medido el litros/minuto a 7 bar. El calderin a su vez debe estar diseñado al menos  para 1bar más más qu quee la la presi presión ón m máx áxiima qu quee sea capaz de producir el compresor, esto es debido a razones de seguridad. Estas formulas darán la primera idea del volumen del calderin, de todas formas existen formulas mas  precisas  preci sas par paraa est estee cál cálcu cullo qu quee darán un volu olumen  para el cal calderi derin n en funci unción ón de llaa deman demanda da ex exacta acta y de la forma de la misma.

 

Consumo total de la red: La determinación del consumo de aire comprimido de una red normalmente es un trabajo difícil, ya que hay que obtener información de cada uno de los componentes que se van a conectar a la misma. En esta sección se dan valores medios de los consumos de los componentes más frecuentes a conectar a una red de aire comprimido, sin embargo recomiendo que se contacte con el fabricante con el fin de obtener datos más precisos de estos consumos.

 

Consumo de las boquillas: El consumo de las boquillas de aire comprimido depende de un gran número de factores: www.iri www.irimac.es/ mac.es/ AireCompri AireComprimido/SALA_d mido/SALA_diseno.html iseno.html

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Diámetro de la boquilla Presión de operación de la misma Forma de la boquilla Superficie de apertura y calidad de la apertura Uso de las boquillas (soplado, pintado, etc..) Dentro de estas diferencias existen unas tablas de consumos tipo para los diferentes tipos de  boquilllas, su  boqui suponi ponien endo do que esta estass sean de fform ormaa ci cillíndri drica ca si sim mpl plee y que que las las m miism smas as g gen eneren eren una g gran ran turbulencia en el aire de salida, este es el caso típico de las pistolas de soplado.

 

Diámetro

Presión de Trabajo (Bar)

(mm)

2

3

4

5

6

7

8

0,5

8

10

12

15

18

22

28

1,0

25

35

45

55

65

75

85

1,5

60

75

95

110

130

150

170

2,0

105

145

180

220

250

290

330

2,5

175

225

280

325

380

430

480

3,0

230

370

400

465

540

710

790

(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las pistolas de pintado: El consumo de este tipo de elementos depende en gran medida de la forma de las boquillas y del diámetro de las mismas, así mismo dependiendo de la consistencia que queramos dar a la pintura se  pueden  pue den eleg elegiir u un nas u otras presi presion ones. es. E En n las si sig guien entes tes tabl tablas as se dan val valores m medi edios os de con consu sum mo de las pistolas de soplado en función de la forma de las boquillas, del diámetro y de la presión de operación de las mismas.

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Presión de Trabajo (Bar)

Diámetro

Spray Amplio y Plano

(mm)

2

3

4

5

6

7

8

0,5

100

115

135

160

185

-

-

0,8

110

130

155

180

225

-

-

1,0

125

150

175

200

240

-

-

1,2

140

165

185

210

250

-

-

1,5

160

180

200

225

260

-

-

1,8

175

200

220

250

280

-

-

2,0

185

210

235

265

295

-

-

2,5

210

230

260

300

340

-

-

3,0

230

250

290

330

375

-

-

7

8

 

Presión de Trabajo (Bar)

Diámetro

(mm)

Spray Circular  

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5

6

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0,5

75

90

105

-

-

-

-

0,8

85

100

120

-

-

-

-

1,0

95

115

135

-

-

-

-

1,2

110

125

150

-

-

-

-

1,5

120

140

155

-

-

-

-

(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las boquillas de aspersión: Este tipo de boquillas están diseñadas para una alta velocidad de salida del aire comprimido, en la siguiente tabla podemos ver el consumo de aire comprimido para este tipo de boquillas según el diámetro de apertura y la presión de operación de las mismas.

 

Diámetro

Presión de Trabajo (Bar)

(mm)

2

3

4

5

6

7

8

3,0

300

380

470

570

700

-

-

4,0

450

570

700

840

1000

-

-

5,0

640

840

7050

1270

1500

-

-

6,0

920

1250

1600

1950

2200

-

-

8,0

1800

2250

2800

3350

4000

-

-

10,0

2500

3200

4000

4800

6000

-

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(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las herramientas neumáticas: Las herramientas neumáticas son el consumidor mas frecuente de aire comprimido y existen en gran número en todos los ambientes. Normalmente esta herramienta neumática funciona a una presión de 6 bar. En esta tabla se muestra la media de consumo de la herramienta neumática mas frecuente.

 

HERRAMIENTA

TIPO

CO N SUMO (l/min)

Taladro

Hasta 4mm

200

 

De 4mm a 10mm

200- 450

 

De 10mm a 32mm

450- 1750

Atornillador

M3

180

 

M4- M5 M4

250

 

M6- M8 M6

420

 

M10- M24

200- 1000

 

Determinación del Factor de Utilización: Determinar las necesidades de aire comprimido de una red es algo mas complicado que sumar  individualmente las necesidades de cada uno de los consumidores de aire comprimido y en esta determinaci determi nación ón entra een n jueg juego o otros factore actores. s. Muchos de los consumidores de aire comprimido (herramientas, pistolas de pintura, pistolas de soplado, etc..) no tienen un consumo continuo, sino que se conectan y desconectan según las necesidades y esto hace necesario determinar el Factor de Utilización de los mismos. www.iri www.irimac.es/ mac.es/ AireCompri AireComprimido/SALA_d mido/SALA_diseno.html iseno.html

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El factor de Utilización (%) puede calcularse mediante la siguiente formula: UR = (Tu/Tr) x 100% Donde: 1. Tu es el ti tiempo empo d dee util utiliz izac ación ión de la herra herrami mienta enta (min (min)) 2. Tr es el tiem tiempo po d dee referencia (m (miin) 3. UR es el factor de util utiliización (%) Basándonos en la experiencia hemos calculado la siguiente tabla de factores de utilización de algunas herramientas, aunque lo recomendable seria calcular el factor de utilización de la herramienta para cada caso:

 

HERRAMIEN TA

UR (%)

Taladro

30%

Rectificadora

40%

Remachadora

30%

Martillo neumatico

15%

Curvadora

20%

Pistola de soplado

10%

Fresadora

75%

 

Determinación del Factor de Simultaneidad: El factor de simultaneidad es un factor empírico, que se basa en que no todas las herramientas neumáticas son usadas al mismo tiempo. Este factor depende de la cantidad de dispositivos que se encuentren conectados a la red, y se puede determinar por medio de la siguiente tabla: www.iri www.irimac.es/ mac.es/ AireCompri AireComprimido/SALA_d mido/SALA_diseno.html iseno.html

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Cantidad Canti dad de di disposi spositi tivos vos consu consum midores

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Factor de si sim multan ultanei eidad dad f 

1

1,00

2

0,94

3

0,89

4

0,86

5

0,83

6

0,80

7

0,77

8

0,75

9

0,73

10

0,71

11

0,69

12

0,68

13

0,67

14

0,66

15

0,64 9/11

 

16

0,63

 

El factor de simultaneidad se utiliza para los siguientes tipos de dispositivos que no sean automáticos. Por lo tanto al calcular las necesidades de aire comprimido debemos dividir los consumidores en dos grupos: 1. Co Consu nsum midore doress autom automáticos. áticos. 2. Co Consum nsumiidores do res en Genera Generall.  

Determinación de las necesidades de aire de los consumidores automáticos: En este grupo se incluirán los cilindros neumáticos automáticos, la maquinaria que se encuentra en un funcionamiento continuo y estos deben ser calculados como si tuvieran un factor de simultaneidad de 1,00 y un factor de utilización del 100%. Luego el consumo será la suma total de cada uno de los consumos de las maquinas.

Determinación de las necesidades de aire de los consumidores en general: Para el calculo de los necesidades de aire comprimido de los consumidores en general se calculara la necesidad de aire para cada consumidor corrigiéndola mediante el factor de utilización: Qt = Q x q x UR / 100 Donde: 1. 2. 3. 4.

Qt : neces necesiida dades des de aire en l/m l/min in Q: numero numero de dispositi dispositivos vos q: N ece ecesidad sidad de aire de un dispo dispositi sitivo vo l/mi l/min n UR: Facto Fa ctorr de uti utili lización zación en %

Después se sumaran todas las necesidades de los dispositivos y finalmente se suman y se corrigen mediante el factor de simultaneidad: Tf = f x ∑Qt Donde: Qt : necesidades de aire en l/min f: Facto Fa ctorr de sim simul ultaneidad taneidad

 

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Tf: Necesidad de aire debido a consumidores en general (l/min)

Determinación del caudal (FAD) necesario: Finalmente Finalmen te par paraa de determi terminar nar el cauda caudall FAD que deb debee ser cap capaz az de comprim comprimiir el compreso co mpresor  r   para sati satisf sfacer acer n nu uestr estras as n necesi ecesidades dades h hem emos os de au aum men entar tar llas as n necesi ecesidades dades te teóri óricas cas de ai aire re (T (T)) (Caudal necesario para consumidores automáticos mas los caudales necesarios para los consumidores en general) mediante los factores de Perdidas, Reservas y Error que se expresan en % y que toman los siguientes valores:  

FACTO RES

RAN GO (%)

PERDIDAS

5- 25

RESERVAS

10- 100

ERROR

5- 15

 

Así el Caudal FAD requerido será el siguiente:

IRIMAC S.L C/Cimadevilla, nº1, Oficina D 33820 Grado (Asturias). Tel: 984 107 007 Fax: 984 109 HOMEPAGE 007 Email:[email protected] Instalador autorizado de aparatos a presión  

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