Mantenimiento y Mejoras en Instalacion Aire Comprimido

MANTENIMIENTO Y MEJORAS EN INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO EN PLANTA INDUSTRIAL

EXPERTO UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO DE MEDIOS E INSTALACIONES INDUSTRIALES. JORGE MUÑOZ GÓMEZ Septiembre 2010

MANTENIMIENTO Y MEJORAS EN INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO EN PLANTA INDUSTRIAL

ÍNDICE RESUMEN Y OBJETO DEL TRABAJO. ………………………………………………. 3 I.

DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. ……………………………….………...4

1.1. Instalación de generación. …………………………………………………………………4 1.1.1 Compresores ……………………………………………………………………4 1.1.2 Controlador ………………………………………………………………….....9 1.2. Instalaciones de tratamiento de aire. …………………………………………..………...12 1.2.1

Filtros…………………………………………………………………………..13 1.2.1.1 Filtros de alta eficacia NF-480 ……………………………… 13 1.2.1.2 Filtros separadores cerámicos CSN-115…………..………… 15

1.2.2

Calderines ……………………………………………………………………..16

1.2.3

Central de purga CPT………………………………………………………….16

1.2.4

Secadores………………………………………………………………………17

1.3. Instalación de distribución. ……………………………………………………………….18 1.4. Post-tratamiento en los puntos de consumo………………………………………………21 II.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO. ……………………………………….…….22

2.1.

Mantenimiento de compresores……………………………………………………….22

2.2.

Mantenimiento de secadores…………………………………………………………..28

2.3.

Mantenimiento del resto de elementos de la instalación………………………………32

III.

MEJORAS EN LA INSTALACIÓN……………………………………………….35

IV

BIBLIOGRAFIA Y PAGINAS WEB CONSULTADAS…………………………47

2

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RESUMEN Y OBJETO DEL TRABAJO

En el presente trabajo se aborda el mantenimiento de una instalación de aire comprimido existente en una planta del sector metalúrgico.

Para una exposición más clara de los contenidos, se ha dividido este documento en tres partes bien diferenciadas: -

Descripción de la instalación en sus partes diferenciadas (generación, tratamiento de aire, distribución y post-tratamiento en los puntos de consumo).

-

Mantenimiento preventivo al que se somete cada una de las partes enumeradas en el punto anterior.

-

Medidas de mejora. Sobre todo las encaminadas a la actualización de las instalaciones y aquellas que tienen como finalidad el ahorro energético.

En el tipo de industrias que nos ocupa, con un grado de tecnificación y automatización muy elevado, el correcto suministro de aire comprimido es de vital importancia y cualquier desviación de los parámetros establecidos de suministro (caudal, presión, temperatura y humedad) supone grandes pérdidas económicas para la empresa.

En el caso que nos ocupa, aproximadamente un 95% de los centros de mecanizado existentes necesitan de este servicio para su funcionamiento y del mismo modo, hay instalaciones tales como tratamientos térmicos, depuradoras, bancos de pruebas, etc... que tampoco podrían funcionar sin él. A todo lo anterior hay que sumar las herramientas auxiliares empleadas en los procesos cuyo funcionamiento también está condicionado al correcto suministro de aire comprimido. Dentro de este tipo de elementos auxiliares cabe destacar por su importancia las pistolas sopladoras y de impacto, útiles de rebarbado y abrasión, máquinas de medición tridimensional, dispositivos de traslación de piezas, etc…

Como se puede deducir de lo mencionado anteriormente un fallo en el suministro de aire comprimido supone un paro total de la actividad productiva de la planta, de ahí la importancia de un correcto mantenimiento de esta instalación.

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1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN

En este apartado se describirá cada una de las partes que componen la instalación de aire comprimido existente en la planta. Estas partes son: la sala de generación (compresores), las instalaciones de adecuación del aire generado (secadoras, filtros y calderines), el circuito de distribución y los elementos de post-tratamiento de aire en los puntos de consumo.

1.1.

INSTALACIÓN DE GENERACIÓN.

Los elementos que componen esta parte de la instalación son cuatro compresores y un controlador de arranque. A continuación vemos una tabla con los distintos dispositivos:

Los compresores instalados son compresores de tornillo refrigerados por aire, del tipo ER – 132 VF con variador de frecuencia y del tipo ER – 160 con regulación modulante para caudales altos y todo/nada para bajos regímenes de trabajo. Los motores utilizados son de alto rendimiento EFF-2. Existe un controlador del tipo MC-3 para controlar la secuencia de arranque de los tres compresores ER – 160, no estando integrado el compresor variable.

1.1.1

Compresores.

Como se ha indicado en la tabla la instalación de generación está compuesta por tres generadores ER-160 y un ER-132-VF. En un régimen normal de funcionamiento sólo funcionan tres de estos compresores simultáneamente, quedando el cuarto en reserva.

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Los modelos ER son unos compresores de aire rotativos de tornillo asimétrico con engrase, estacionarios y de una sola etapa que están diseñados para una presión de trabajo de 7.5 bares. Estos grupos van accionados por un motor industrial eléctrico y están refrigerados por aire (el refrigerador posterior de aire y el de aceite están dispuestos en un mismo radiador mixto para proporcionar un rendimiento óptimo y ahorro de energía.

El elemento compresor va embridado al motor mediante una carcasa de acoplamiento que garantiza una perfecta alineación entre los componentes. El par motor se transmite al compresor a través de un acoplamiento flexible que asegura una transmisión exenta de vibraciones. El accionamiento ataca al muñón del rotor principal en el lado de la aspiración, donde los esfuerzos son menores, a través de unos engranajes incorporados en el compresor los cuales transforman el número de revoluciones del motor a la velocidad requerida por el rotor principal.

En la carcasa del compresor van alojados dos rotores, tipo tornillo de perfil asimétrico que permiten alcanzar altos rendimientos volumétricos. Se pueden ver las distintas partes del tornillo del compresor en el esquema siguiente:

El esquema de funcionamiento de un compresor de este tipo es el que se puede ver en el siguiente esquema:

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Se adjunta a continuación una tabla con las características técnicas de los compresores ER-160 de los que se disponen en fábrica:

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El cuarto de los compresores existentes en la fábrica es del tipo VF (con variador de frecuencia). Esto significa que en función de la demanda el motor eléctrico que acciona el tornillo irá a más o menos revoluciones por lo que se produce un ahorro energético. Vemos a continuación una visión más detallada de este tipo de compresores y sus ventajas.

El consumo energético es el mayor de los costes asociados a una instalación de aire comprimido. La serie ER-VF es una solución adecuada para reducir el consumo energético, gracias a la incorporación de la tecnología de variación de la velocidad del motor eléctrico mediante el uso de un variador de frecuencia.

Para adaptarse a las variaciones de demanda de la red el sistema de control varía las vueltas del motor, al no estrangular la admisión del compresor, el rendimiento del rotor se mantiene constante y el consumo de energía es proporcional al caudal del aire suministrado. Estos compresores trabajan habitualmente a regímenes intermedios de revoluciones, en estas condiciones el rendimiento de rotor es óptimo. Eliminando los ciclos marcha en vacío. Cuando un compresor de tornillo trabaja en vacío consume de media el 45% de su potencia nominal en carga. Durante el tiempo que un compresor trabaja en vacío está derrochando energía sin aportar nada positivo. En los compresores VF no se producen ciclos de funcionamiento en vacío ya que si inclusive el consumo es muy bajo el compresor puede parar y arrancar cuantas veces sea necesario ya que lo hace muy suave y sin picos de arranque.

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El esquema del compresor es el mismo sólo que incorpora un variador de frecuencia en la alimentación del motor.

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1.1.2

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Controlador.

Existe un controlador del tipo MC-3 para controlar la secuencia de arranque de los tres compresores ER – 160, no estando integrado el compresor variable. Vemos las características y posibilidades de este dispositivo.

El multicontrolador MC3 puede controlar hasta 3 compresores. Mantiene una presión constante en el sistema (presión objetivo) utilizando un número mínimo de compresores y, por lo tanto, un mínimo de energía.

Ya que no todas las instalaciones de compresores son idénticas, se puede ajustar la unidad de control de forma que su modalidad de operación y comportamiento se adecuen a la instalación en la medida de lo posible. Los parámetros de ajuste incluyen: modalidad básica de operación, prioridad de compresor (tamaño) y tiempo de respuesta de la red (dependiendo del tamaño de dicha red).

Este dispositivo opera de cuatro formas fundamentalmente diferentes: Rotación FIFO, Rotación Temporizada, Ahorro de Energía, e Iguales Horas de Funcionamiento. Cada una de las modalidades posee sus propias ventajas y limitaciones inherentes. El tipo y la combinación de compresores del sistema determinará qué modalidad resultará la más eficiente.

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Veremos a continuación una breve descripción del modo de funcionamiento “Iguales horas de funcionamiento” que es el empleado en la instalación que nos ocupa, pero para poder entender de manera correcta su funcionamiento antes hay que aclarar el proceso de Secuenciación de compresores.

Secuencia de compresores. MC3 utiliza una “secuencia” de compresores como base de su sistema de control de presión. Se incorporan y retiran (se ponen en línea y fuera de línea) los compresores en función de su número secuencial. Cada compresor tiene un único número secuencial que siempre se muestra como una letra, entre la A y la C.

El número de secuencia del compresor determina su posición en la secuencia de compresores. Cuanto más alto el número, más abajo queda en la secuencia: se incorpora más tarde y se retira más pronto (suponiendo que los números de secuencia no cambian). Un número de secuencia más alto convierte a un compresor en una máquina de “uso intensivo” mientras que un número más bajo lo convierte en una máquina de “uso básico”.

El número de secuencia del compresor no es un número fijo, ya que durante la operación el sistema de control volverá a adjudicar los números de secuencia. La modalidad de operación seleccionada y las prioridades de compresor prefijadas determinarán el número de secuencia que recibe cada compresor. Mediante una nueva adjudicación de números de secuencia, el sistema de control puede cambiar el orden en que se incorporan y retiran los compresores.

El multicontrolador MC3 decidirá cuántos compresores se precisan para conseguir cierta presión (en qué grado debe utilizarse la secuencia actual de compresores). Esto lo hace basándose en el diferencial calculado entre la presión medida y la presión objetivo (requerida). También tendrá en cuenta el plazo durante el que un diferencial de presión concreto ha estado presente. El resultado de estos cálculos determinará cuántos compresores se precisan. Si solamente se necesita uno, se utilizará el compresor con número de secuencia “A”. Si se precisan dos, se incorporarán tanto el “A” como el “B” y así sucesivamente.

Este enfoque posee las siguientes características:

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Responderá con rapidez ante diferenciales de presión significativos. La incorporación rápida de todos los compresores si la presión del sistema es muy baja (por ejemplo, al arrancar) es una característica básica de este sistema de control.

También se compensan los pequeños diferenciales de presión que puedan producirse. No obstante, en este caso la respuesta es bastante más lenta para garantizar que pequeñas fluctuaciones no hagan que los compresores se incorporen y retiren continuamente.

Iguales Horas de Funcionamiento Ésta es la opción a escoger cuando se desea un desgaste uniforme de todos los compresores del sistema.

Se modifican los números de secuencia de los compresores a intervalos regulares dependiendo del ajuste del ”intervalo de rotación”. Dicho intervalo se comienza a contar a partir de la activación del proceso de secuenciación. Durante este intervalo de tiempo, cada compresor mantendrá el mismo número de secuencia. Cada vez que finalice un intervalo, se vuelven a “barajar” las secuencias. Las secuencias se volverán a asignar dentro de cada prioridad, de forma que las horas de marcha sean iguales.

Para cada compresor en el sistema, el contador de las horas de marcha baja cada vez que una señal de “marcha” lleva activa una hora. Los períodos más cortos se acumulan hasta que se suma una hora. En la siguiente tabla se puede ver un ejemplo de cómo sería esta forma de funcionamiento:

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1.2

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INSTALACIONES DE TRATAMIENTO DE AIRE.

Los elementos que componen esta parte de la instalación son los filtros, los calderines, el control de purga y las secadoras. A continuación vemos una tabla con los distintos dispositivos:

Estos dispositivos se interconectan según el esquema siguiente:

La sala de tratamiento de aire se encuentra físicamente encima de la sala de compresores. En la siguiente foto se puede apreciar la distribución de la misma. Podemos ver las cuatro secadoras y los dos calderines así como uno de los extractores para la ventilación forzada de sala. Las conducciones están situadas en la parte trasera y los filtros quedan ocultos por uno de los conductos de extracción del aire caliente procedente de uno de los compresores.

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1.2.1

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Filtros.

Como se puede ver en el esquema de la página anterior hay dos tipos principales de filtros, los de partículas y otros específicos para la separación de partículas de agua y aceite. Vemos algunas especificaciones de los diferentes tipos.

1.2.1.1. Filtros de alta eficiencia NF-480.

En la instalación existente hay dos de estos filtros, uno colocado a la salida de los compresores (del tipo P) y otro después de los filtros decantadores (tipo N). Los cartuchos filtrantes en su interior son de distinto tipo para conseguir una filtración por etapas.

El principio de funcionamiento en ambos tipos es el mismo. El aire comprimido atraviesa el elemento filtrante desde el interior hasta el exterior. En este proceso las partículas sólidas son retenidas por las diferentes capas que forman el elemento filtrante, mientras que las microgotas de agua que

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recibe el filtro son eliminadas mediante los dispositivos de purga ubicados en la parte inferior del filtro.

Los datos técnicos de los filtros son:

y las capacidades de filtración son, para los filtros de tipo P y tipo N:

Estos grados de filtración distintos vienen dados por las características constructivas de los cartuchos filtrantes instalados. En los prefiltros tipo P el aire pasa a través del material filtrante (2) compuesto de 2 capas, una compuesta por microfibras de vidrio y otra de fibra de poliéster sin tejer (3). El elemento filtrante está contenido por dos mallas de acero inoxidable AISI -304 (1 y 4) y por dos capas de plástico (5).

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En los filtros de coalescencia tipo M, el aire pasa a través del material filtrante (2) compuesto de dos capas. En la primera capa, compuesta por microfibras de vidrio repelentes al aceite, hay una segunda capa laminada de fibra de poliéster sin tejer. Las partículas de aerosol de aceite o sólidas son retenidas por las microfibras de vidrio. Alrededor de esta capa se envuelven otras capas de fibra de poliéster sin tejer (3). El elemento filtrante está contenido por dos mallas de acero inoxidable AISI 304 (1 y 4) y por dos capas de plástico (5). Externamente dispone de un revestimiento de poliuretano de células abiertas en el cual se agrupan las pequeñas partículas y las microgotas de agua que atraviesan el elemento filtrante.

1.2.1.2.. Filtros separadores cerámicos CSN-115.

El objeto de estos filtros es separar el flujo de aire comprimido de los arrastres líquidos de agua y/o aceite y filtrado de arrastres sólidos. Su principio de funcionamiento se basa en la separación y condensación en tres etapas de eficacia progresiva, siendo la última constituida por un conjunto de bujías cerámicas permeables al aire e impermeables al agua y aceite.

Características funcionales: - Caudal nominal de servicio: 1.9 m3/min. a 8 kg./cm2 - Pérdida de carga: Inferior a 90 gr./cm2 en condiciones de servicio. - Eficacia de separación: 99 % para partículas de 10 micrones.

Características constructivas: - Presión máxima de servicio: 16 kg/cm2 - Presión de prueba hidráulica: 24 kg/cm2

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1.2.2 Calderines.

Toda instalación de aire comprimido debe disponer de un depósito de aire a presión entre el compresor y la red de distribución. Las funciónes de tales depósitos son:

- Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida del aire . - Actuar de distanciador de los periodos de regulación. - Hacer frente a las demandas puntas de caudal sin que se provoquen caídas de presión - Adaptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.

La fabricación de estos elementos tiene que llevarse a cabo atendiendo el Reglamento Español de Recipientes a Presión (16/08/1969), y cumpliendo las normas de seguridad indicadas en las Ordenanzas Españolas de Seguridad, estando sujetos a inspecciones periódicas obligatorias. Llevan una serie de accesorios obligatorios:

- Válvula de seguridad, capaz de evacuar el 110 % del caudal del compresor. - Manómetro. - Purgas. - Abertura para limpieza. - Racor de toma del sistema de regulación del compresor.

La capacidad del depósito está determinada por el caudal del compresor y a la caída de presión máxima permisible, en la instalación particular, que determinará el número de minutos de funcionamiento por hora del compresor. La instalación que nos ocupa dispone de dos calderones de 3000 litros a 8 kg./cm2 de presión.

1.2.3 Central de purga.

Para eliminar el agua condensada en los distintos elementos es necesario implementar un sistema de purga. En nuestro caso, hay instalada una central de purga electroneumática CPT a la que están conectados tanto los colectores de entrada y salida como los filtros de alta eficacia NF, los filtros cerámicos, los calderines y los secadores.

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Vemos brevemente el principio de funcionamiento de este dispositivo.

La central incorpora un circuito electrónico con microprocesador que mantiene una electroválvula pilotada la abertura de las purgas y la duración de las mismas en función del volumen de condensados a eliminar. La ventaja de este dispositivo es que, de una forma automática, se puede controlar la purga de hasta diez elementos.

1.2.4

Secadores

La instalación dispone de cuatro secadores de aire para garantizar el mínimo contenido de partículas de agua en el aire que se vierte a la red

Todos los secadores anteriores, aunque de distintas marcas y modelos trabajan según el mismo principio, el aire comprimido que entra al secador se preenfría en el intercambiador aire/aire y seguidamente se introduce en el evaporador donde se enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío deseado.

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A continuación penetra en el evaporador donde el agua condensada es separada y evacuada por la purga automática. Antes de salir del secador el aire comprimido vuelve a entrar al intercambiador aire/aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada. El funcionamiento del circuito frigorífico es similar al de un frigorífico doméstico.

El compresor frigorífico aspira vapor de gas refrigerante a baja presión procedente del evaporador situado en el «acumulador de energía». Seguidamente el gas es bombeado por el compresor hacia el condensador donde se enfría mediante el aire ambiente impulsado por el motoventilador. El paso a través del filtro y del capilar, provoca la expansión del refrigerante con el consiguiente enfriamiento del mismo. Este cede sus frigorías en el evaporador al aire comprimido y a la masa térmica, volviendo así a su estado gaseoso para iniciar de nuevo el ciclo. Cuando el frío producido es superior al calor a evacuar, éste es acumulado en la masa térmica.

La temperatura de la masa térmica es controlada por un termostato que detiene el compresor cuando alcanza la temperatura prefijada. Este es el único sistema donde todo el frío producido es utilizado por el aire comprimido. El resultado es un ahorro de energía y de horas de trabajo del compresor frigorífico variable entre un 30 y un 80%.

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1.3

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INSTALACION DE DISTRIBUCIÓN

La distribución a los distintos puntos de consumo en la fábrica desde la sala de tratamiento de aire se hace a través de una red de tuberías como la que se puede ver en el plano.

Como se puede observar, las líneas principales (color violeta) forman una estructura de anillos independientes intercomunicados. Hay tres tipos de lineas:

-

Generales. Forman anillos que discurren por el perímetro de la fábrica. Son de 3”. Vemos en la fotografía adjunta el punto de unión de dos de los anillos.

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-

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Secundarias. Partiendo de las generales dan servicio a lineas de fabricación completas. Son las que aparecen en el esquema en color verde y son de 2”.

-

De acometida. Partiendo de las líneas secundarias, dan servicio a cada uno de los puntos de consumo. En el esquema aparecen en color azul y son de 1”.

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Todas las conducciones son de acero inoxidable AISI 316 L del tipo press-fitting.

Otro de los aspectos que se ha cuidado mucho es el de la correcta identificación de estas conducciones según marcan las normativas Real Decreto 485/1997 y la Directiva 92/58/CEE del Consejo, de 24 de junio de 1992.

Por otro lado, para evitar en lo posible que los posibles condensados de agua en la red lleguen hasta los puntos de suministro, se ha tenido la precaución de hacer la conexión de las líneas de acometida a las secundarias por la parte superior (se puede observar este aspecto en la fotografía de la página anterior en la que se aprecia la salida en curva de esta acometida).

1.4

POST-TRATAMIENTO EN LOS PUNTOS DE CONSUMO.

Para asegurar que las condiciones del aire comprimido son las necesarias en cada punto de consumo se instala en cada uno de ellos una unidad de mantenimiento. Estas unidades pueden ser muy diversas pero podríamos considerar un estándar aquellas formadas por llave de corte, regulador de presión, manómetro, filtro, purga de condensados y engrase. Mediante su uso se puede adaptar las condiciones comunes del aire comprimido de la instalación a los requerimientos de cada uso en particular como presión o unidad de engrase.

En la siguiente imagen se puede ver una de estas unidades.

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2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO.

En este apartado se hará un repaso de los mantenimiento preventivos a los que se somete a las partes de la instalación más importantes descritas en el apartado anterior los compresores y los secadores

2.1

MANTENIMIENTO DE COMPRESORES.

Los compresores son, sin lugar a dudas, la parte más compleja de la instalación. De su correcto Mantenimiento depende en gran parte su vida útil de ahí que, al tratarse de elementos con un gran coste de adquisición, es de vital importancia seguir las recomendaciones de las operaciones a realizar dadas por el fabricante.

A continuación se adjunta la tabla resúmen de estas operaciones proporcionada por Betico para los modelos de los que cuenta la instalación.

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Las verificaciones que se proponen son acumulativas, es decir, los puntos de inspección de 50 ó 500 horas se deben incluir en la de las 1.000 horas. En cuanto al motor se deberán seguir las instrucciones dadas por los fabricantes respectivos, prestando especial atención a los datos expuestos en la placa del mismo, engrasando periódicamente los rodamientos, y limpiando las rejillas de ventilación.

El cuadro es orientativo, ya que muchas de esas operaciones dependen del tipo de trabajo o del lugar y ambiente donde funciona la máquina. Así por ejemplo: el cambio del filtro de aspiración se realizará cuando esté colmatado, pudiendo durar muchas más horas que las indicadas si su limpieza es periódica y realizada de forma correcta. El filtro de aceite, dada su gran importancia, deberá sustituirse periódicamente, según lo exijan las circunstancias; lo mismo se debe aplicar para el filtro separador; como se ve para estos elementos, así como para el aceite, influye en gran manera las condiciones de

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trabajo, pudiendo oscilar su duración en intervalos muy dispares. Comentarios análogos se podrían hacer de otras operaciones.

Se ven a continuación algunas de las operaciones de preventivo más a fondo.

COMPROBACION DE LA VALVULA DE SEGURIDAD.

Debe ser comprobada por lo menos uan vez al año , y siempre que sufra algún golpe, por personal del servicio BETICO.

CAMBIO DE ACEITE DEL COMPRESOR

Características del aceite.

El primer cambio de aceite y del filtro de aceite del compresor debe hacerse al cabo de 500 horas de servicio. Si se sigue utilizando el aceite con el que las unidades salen de fábrica, aceite mineral BETICO TURBO 200, éste se deberá cambiar cada 1.500 horas de funcionamiento ó una vez al año. La forma correcta de determinar exactamente los períodos correctos de cambios es realizar análisis periódicos del aceite.

El vaciado y reposición de aceite de hacerse con las siguientes consignas:

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• Previa «consigna» de la unidad (sin presión en el circuito aliviando los elementos bajo presión y cortado el suministro eléctrico), soltar el tapón de llenado del depósito. • Retirar el tapón inferior del depósito y vaciar el lubricante usado. Verificar que no existen cascarillas metálicas ni suciedad. • Quitar el tapón de la parte inferior del radiador de aceite y vaciar éste. • Apretar correctamente todos los tapones de vaciado, y llenar el depósito hasta el nivel máximo. • Colocar y apretar el tapón de llenado. • Poner en marcha la unidad durante 5 minutos para que se llene de aceite el circuito (hasta que se abra la válvula termostática). • Soltar de nuevo el tapón de llenado después de comprobar que la unidad está “consignada”. • Rellenar de aceite hasta un nivel entre el MAXIMO y el MINIMO. • Colocar y apretar el tapón de llenado. • Verificar que los aprietes son correctos y no hay fugas.

Es conveniente realizar purgas periódicas del agua en el depósito de aceite. Para ello, la unidad debe estar parada aproximadamente 3 horas; tras este intervalo, soltar el tapón inferior del depósito y dejar salir el agua depositada en el fondo del mismo. El intervalo entre purgas depende, en gran medida, de las condiciones de trabajo (temperatura ambiente, humedad relativa, carga de trabajo, etc,). Como orientación se puede estimar este intervalo en 500 horas.

Al realizar la operación de reposición de aceite después de un período de funcionamiento del equipo, el aceite se encontrará a temperatura elevada. Ser especialmente escrupulosos a la hora de limpiar el aceite que se haya podido derramar en la operación de cambio de aceite en previsión de posibles caídas.

FILTRO DE ASPIRACION DEL COMPRESOR

Es esencial, en la duración del compresor, que entre la menor cantidad de partículas extrañas a los rotores, y por lo tanto la mejor protección contra el desgaste que puede producir el polvo. Todo ello se consigue manteniendo en perfecto estado el elemento filtrante del aire de aspiración, revisando, limpiando y renovando el cartucho con una periodicidad que dependerá de las condiciones y el ambiente de trabajo de la máquina.

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A la hora de realizar la limpieza del mismo, extraer el cartucho filtrante del interior de la carcasa del filtro y golpear sus caras extremas suavemente contra una superficie plana.

A continuación soplar con aire seco (a presión inferior a 4 bar), como muestra la, y a lo largo de toda su longitud, del interior hacia el exterior, y de arriba hacia abajo. Por último es conveniente inspeccionar el cartucho, para comprobar su buen estado, colocando una luz dentro del mismo. Si se observan zonas finas (desgastadas), pequeños orificios o roturas, el cartucho deberá desecharse.

FILTRO SEPARADOR AIRE-ACEITE

Este elemento, de vital importancia para lograr un aire prácticamente exento de aceite y hacer nulo el consumo de lubricante; consiste en varias capas de fibra de vidrio microfina, protegida por una hoja de acero perforada, que recoge las gotas de aceite y las hace coagular por gravedad, consiguiendo,

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en buen estado, una alta eficacia y asegurando un contenido residual de aceite en fase líquida de aproximadamente 3 ppm (partes por millón) equivalentes a 3 mg (aceite)/Nm3. El aceite separado por el filtro separador es recuperado a través de la salida finos e inyectado de nuevo en el compresor.

Debido a la importancia que, para el correcto funcionamiento de la unidad compresora, tiene el conseguir un correcto retorno de finos del filtro separador al compresor, se comprobará que el tubo de finos no esté obstruido en ningún tramo.

FILTRO DE ACEITE Y RADIADOR DE ACEITE Y AIRE

Tanto en un elemento como en otro, es fundamental tener en cuenta que cuanto más limpios y en mejor estado de conservación se encuentren, más elevada será la vida útil de la unidad. Para la manipulación o limpieza de cualquiera de estos elementos es necesario que la unidad se encuentre «consignada» (despresurizada y sin alimentación eléctrica).

En general se recomienda el cambio del cartucho del filtro de aceite cada 1.500 horas de servicio y siempre que lo indique el detector de suciedad de dicho filtro situado en el panel. Para el desmontaje y montaje del filtro bastará con desenroscar y sacar a mano el cartucho blindado.

Para limpiar el radiador, desmontar la defensa del ventilador y soplar con aire comprimido o un chorro de agua a través del panel del refrigerador, procurando que no quede suciedad en el mismo. Poner atención en no enviar los restos hacia la aspiración del compresor).

MOTOR

Los grupos motocompresores modelos ER se montan accionados por motor eléctrico prestar especial atención a las recomendaciones hechas por el propio fabricante. Controlar en toda revisión del motor que los bornes están correctamente colocados y apretados.

En cuanto al engrase, los motores se envían de fábrica engrasados. Para los engrases periódicos se aconsejan grasas tipo J.M.F.R. de la norma AFNOR E 60200. Los períodos de engrase indicados

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son válidos para una temperatura máxima del rodamiento de 85ºC. La periodicidad se divide por dos por cada 15ºC suplementarios.

2.2

MANTENIMIENTO DE SECADORES

Aunque la instalación dispone de cuatro modelos de secadores distintos se va a estudiar más a fondo el mantenimiento programado que es común a dos de ellos (los modelos MG022/A y MG037/A). Los otros dos secadores tienen un mantenimiento semejante ya que son del mismo tipo (con evaporador refrigerado por aire).

Se incluye a continuación la tabla-resumen de las operaciones a llevar a cabo y la temporización de las mismas facilitada por el fabricante.

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Vemos a continuación una explicación un poco más exhaustiva de las operaciones a realizar con algunos de los principales elementos del secador.

AJUSTE DE VÁLVULA DE GAS CALIENTE

1. Bloquear el paso del aire comprimido del secador derivándolo. 2. Conectar a la válvulita Schrader de toma de presión [21] puesta en el compresor, un manómetro freón de

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precisión con escala -1÷10 bar. 3. Desenroscar el casquete [4]. 4. Ajustar la presión de evaporación indicada en el manómetro freón de precisión, dentro de los límites indicados en el cuadro debajo, girando con un destornillador el tornillo de regulación [5]: • hacia la izquierda para disminuir la presión de evaporación; • hacia la derecha para aumentar la presión de evaporación. 5. Volver a enroscar el casquete [4]. 6. Desconectar el manómetro freón. 7. Volver a hacer pasar aire a través del secador.

El rango de set-points de gas caliente debe mantenerse entre 4.8 barg +- 0.2. La presión [expresada en barg] corresponde a la temperatura de evaporación del fluido frigorífico leída en el manómetro freón con doble escala (temperatura/presión) utilizando la escala referida al refrigerante usado.

AJUSTE DE LA VÁlVULA PRESOSTATO

La válvula presóstato debe calibrarse accionando la manecilla [1] para trabajar con los siguientes valores leídos en el manómetro.

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GRUPO DE DESAGÜE DEL LÍQUIDO DE CONDENSACIÓN

El grupo de desagüe del líquido de condensación temporizado se debe controlar y mantener con cuidado para evitar que el líquido de condensación producido y separado no sea arrastrado por el flujo de aire comprimido en la red de distribución.

Las operaciones principales de mantenimiento de este grupo son:

Limpieza del filtro.

Hay que limpiarlo cada 3 meses y, en algunos casos, con más frecuencia.

Para llevar a cabo esta operación hay que seguir los siguientes pasos:

• Para extraer la malla metálica [3] cierre la válvula de cierre instalada antes del secador; • Oprima el botón de desagüe manual del líquido de condensación para comprobar que el filtro no esté bajo presión; • Corte la tensión del secador con el interruptor general IG. • Desenrosque con cuidado el tapón [1] teniendo la junta de estanqueidad [2] y extraiga la malla metálica [3]. • Después de haberla limpiado, vuelva a montarla asegurándose de que esté correctamente colocada y vuelva a colocar el tapón [1]. • Si la junta [2] está averiada, sustitúyala con una nueva.

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Limpieza de la electroválvula

Para llevar a cabo esta operación, el fabricante indica los siguientes pasos:

• aísle y despresurice el secador; • accione el interruptor general para cortar la tensión al secador • desenrosque el tornillo situado en el centro del capuchón que lleva la alimentación eléctrica a la válvula; • levante y aleje el capuchón; • extraiga la electro válvula de la tubería; • desenrosque la tuerca [1] que sujeta el solenoide [2] y extraiga éste último del eje [3]; • desenrosque el eje del asiento de la válvula; controle el estado de la junta tórica [4] y de los otros componentes y límpialos con cuidado; • vuelva a montar los componentes siguiendo las operaciones antedichas en el orden inverso; • monte la válvula prestando atención al sentido del flujo, controlando las flechas impresas en el cuerpo.

2.3

MANTENIMIENTO DEL RESTO DE ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN

Vamos a ver de forma resumida los principales mantenimientos a los que se somete al resto de los elementos que componen la instalación de aire comprimido.

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-Controlador de compresores MC3. Por tratarse de un dispositivo electrónico, el único mantenimiento al que se le somete en la limpieza de la rejilla de aspiración del aire de refrigeración cada vez que se observa acumulación de residuos sobre la misma.

-Filtros de alta Eficacia NF-480. Cada mes se comprueba el correcto funcionamiento de la purga. Cada cuatro meses se procede a la sustitución de los cartuchos internos. Este es el periodo medio de cambio pero hay veces que hay que sustituirlos antes (llevan un indicador de colmataje). Cuando se procede a este cambio es necesario fijarse en el estado de la junta tórica que hace la estanqueidad en la tapa del filtro.

Se adjuntan unas fotos de los dos tipos de filtros y del contenedor del filtro donde se alojan.

-Filtro de condensados CSN-115. Cada mes se revisa el correcto funcionamiento de la válvula de purga para comprobar que no está atascada y cada seis meses se procede a la sustitución de los filtros cerámicos.

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- Calderines. Cada doce meses se procede a la limpieza del interior de los calderones. La revisión de las válvulas de seguridad y pruebas de presión se llevan a cabo por organismos autorizados según el Nuevo Reglamento de aparatos a presión del Real Decreto 2060/2008 de doce de Diciembre.

- Control de purgado CPT. Mensualmente se comprueba que no se produzcan atascos en los conductos así como el periodo y la duración de los impulsos de purga.

- Sistema de distribución. Cada seis meses se comprueba el correcto funcionamiento de las válvulas de paso cambiando, si se aprecia dificultades en su activación, la goma de cierre de la “lenteja”. Los días de parada de producción también se hace una revisión de las conducciones por si se puede apreciar algún tipo de fugas.

- Post-tratamiento en los puntos de consumo. Cada dos meses se hace una revisión de las unidades de mantenimiento de aire instaladas en los puntos de consumo. En esta revisión se subsanan fugas, se comprueba la correcta regulación de la presión, se comprueba / receba los depósitos de aceite de engrase en aquellas aplicaciones en las que es necesario y se comprueba el funcionamiento de las purgas automáticas.

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3. MEJORAS EN LA INSTALACIÓN.

En este apartado se recogen las mejoras propuestas por una empresa externa en la instalación de aire comprimido de la planta tras una auditoria de ahorro energético.

A continuación se detallan las recomendaciones generales divididas según estrategia en ahorro energético:

- PRESION - SECTORIZACION - MONITORIZACION - CALIDAD DE AIRE

Presión

El principal objetivo es la reducción de la presión de trabajo con el objetivo de disminuir el factor de carga y el número de horas de trabajo de los compresores. Los compresores se encuentran tarados a presiones de 7,4 bar. Existe una caída de presión muy baja en los diversos puntos revisados en la línea en el momento de la revisión.

Bajar la presión de trabajo en compresores no se cree posible dado que existen máquinas que necesitan una presión de 7 bar. Se recomienda mantener la presión actual.

Recomendaciones:

1_El consumo energético se reduciría bajando la presión en las máquinas que lo permitan.

Para ello se recomienda:

- Generar un plan de planta para disminuir la presión empezando por las máquinas y aplicaciones más cercanas a sala de compresores.

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- Realizar la bajada progresivamente. Bajar pequeños valores de presión, 0,2 bar puede ser un valor adecuado, y observar las máquinas en funcionamiento. Un buen punto de partida es observar la presión de trabajo de máquinas gemelas, o similares. Si se observan presiones de tarado con diferentes valores esto hace pensar que es posible la reducción de la presión en las que están taradas a valores más altos.

- Comprobar que a cada bajada las máquinas funcionen correctamente.

- Anotar donde se pueden producir anomalías para identificar puntos de mejora o búsqueda de alternativas. Como la utilización de multiplicadores de presión neumáticos en puntos concretos de máquina donde sea necesaria una presión mayor.

- Tras las pruebas, tarar a la presión óptima la máquina y se recomienda bloquear el regulador para que no sea posible su manipulación en puntos críticos y donde se quiera mantener la presión óptima desde el punto de vista de funcionamiento de máquina y del ahorro energético (bloqueo mostrado en la figura).

2_Falta de reguladores de presión en soplados de pistolas manuales.

El soplado en pistolas se realiza a presión de red, no se utilizan reguladores de presión para reducir la presión. Esto, además de elevar el consumo, puede provocar un problema de seguridad para

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las personas. Una presión de 2 bar suele ser suficiente para efectuar un soplado eficiente. En la instalación hay aprox. 100 pistolas de soplado.

A continuación se realiza una comparativa utilizando las pistolas de soplado a 7 bar y a 2 bar, con el resto de variables en igualdad de condiciones. Los datos de las condiciones actuales son:

- Tiempo estimado de trabajo, 45 minutos/día y 220 días/año. - Boquilla de 3 mm - Soplado a 7 bar: 610 NL/min

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Si trabajáramos a 2 bar, los datos de partida son los siguientes:

- Tiempo estimado de trabajo, 45 minutos/día y 220 días/año. - Boquilla de 3 mm - Soplado a 2 bar: 230 L/min

Esto indica que, haciendo el cálculo con el número de pistolas de soplado existente se podría obtener un consumo de aproximadamente el 38 % del actual.

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Pero hay otra forma más de optimizar los soplados, utilizar el diámetro adecuado. Vamos a hacer una nueva simulación manteniendo el soplado a una presión regulada de 2 bar pero utilizando un diámetro de 2 mm.

- Tiempo estimado de trabajo, 45 minutos/día y 220 días/año - Boquilla de 2 mm - Soplado a 2 bar: 101,79 L/min

Aplicando las dos medidas, el consumo de aire de soplado sería un 17% del valor actual.

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Las medidas a adoptar para corregir esto son:

- Instalación de un regulador de presión en cada pistola de soplado. Es recomendable la utilización también de una llave de corte manual antes del regulador. Las pistolas de soplado es habitual que con el uso presenten un cierto nivel de fugas. En los períodos en los que no se utilizan es preferible cortar la alimentación a la pistola.

- Realizar una prueba de funcionamiento a 2 bar para comprobar que el soplado es eficiente a esa presión. En caso contrario elevar la presión paulatinamente hasta alcanzar los resultados óptimos.

- Reducir diámetros de soplados en lo posible, de nuevo la adopción de esta medida pasa por la realización de pruebas.

- Hay muchos tipos de boquillas pero recomendamos utilizar boquillas específicas de ahorro energético. Con el mismo diámetro y consumo se obtiene un 10% más de presión de impacto.

-

También existen muchos tipos de pistolas. Dentro de éstas habrá que elegir las que tengan gran área efectiva de paso que hace que la caída de presión en la propia pistola sea del orden de 1% de la presión. Esto quiere decir que la presión de red es la que tenemos a la salida de la pistola, máxima eficiencia.

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3. Regulación de presión en soplados de máquinas

Además de los soplados de pistolas en gran parte de las máquinas herramienta sulen existir soplados para limpieza. En éstos también son válidas las mismas consideraciones que para las pistolas de soplado: reducción de presión en lo posible, boquillas adecuadas con diámetros adecuados, …

Sectorización por fugas

Trabajar en la eliminación de fugas es prioritario. Observar el cuidado en el conexionado de tuberías, emplear el racordaje adecuado, observar y reparar unidades de tratamiento de aire con purgas abiertas o dañadas, roturas de tubos, pistolas …

La formación y concienciación del personal es importante. Deben conocer el coste que tiene una fuga continua y comprender que ante una fuga audible hay que señalizarla y avisar inmediatamente para proceder a subsanarla.

Hay que fijarse un mínimo en cuanto a las fugas: No deben existir fugas audibles en las instalaciones.

En cuanto a la sectorización por zonas activas/inactivas:

Dado que existen períodos de inactividad se recomienda sectorizar las líneas que quedan fuera de utilización para evitar las fugas continuas.

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La sectorización se realiza mediante válvulas 2/2 comandadas eléctrica o neumáticamente. Es recomendable emplear válvulas con características adecuadas a la aplicación: bajo consumo (hasta 0,5W), posibilidad de mantenerse activadas durante un gran número de horas, con la propiedad de que sean de apertura progresiva para que no se produzca una entrada de aire brusca en las zonas sectorizadas (puede dar lugar incluso a roturas o movimientos rápidos y descontrolados en las máquinas, posibilidad de trabajar como normalmente abierta o cerrada en función de las necesidades, etc..

Sectorización por presiones

En las líneas donde pueda utilizarse una presión inferior una opción, además de regular a nivel de máquina, es instalar regulación a nivel de línea. Además, una línea es un depósito, si no es necesario llenarla a una presión elevada y podemos reducir su presión estamos ahorrando aire. Hay que valorar si la regulación de presión se realiza de esta forma o se controla a nivel de máquinas.

En la foto adjunta se puede ver un ejemplo de instalación con regulación en línea.

En este montaje vemos que también se dispone de la correspondiente válvula de corte para sectorizar la línea y de un flujostato para control del consumo en la misma.

Tanto en la sectorización por fugas como en la debida a diferentes presiones hay que automatizar el accionamiento de dichas válvulas, no dejar el corte de las mismas sujeto a la responsabilidad de las personas.

Monitorización (Control de fugas y falta de eficiencia) 1 Instalación de caudalímetros.

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El uso inapropiado o las fugas de aire comprimido dan lugar a una demanda artificial. Se demanda del compresor un exceso del volumen de aire para compensarlas. Por lo tanto, también se requiere una mayor presión en compresor de la que se necesita realmente en las propias aplicaciones.

El uso de flujostatos puede ayudar a minimizar esta demanda artificial y reducir el consumo en los compresores. Se recomienda seguir la siguiente metodología para obtener buenos resultados tanto en el inicio del Plan de Ahorro Energético como posteriormente al mismo. Se recomienda:

- La instalación de flujostatos para monitorizar consumo actual.

- Realizar el acondicionamiento de máquinas/líneas eliminando el mayor número de fugas posible. Regular de la presión, reduciendo donde sea posible, a la necesaria en máquinas y compresores.

- Monitorizar el consumo tras las acciones señaladas en el punto anterior. Este consumo será el que se tome como nivel óptimo de fugas.

- Mantener la monitorización. El flujostato nos dará alarma cuando detecte un consumo por encima del nivel óptimo de trabajo. De esta forma los puntos en los que aumentan los consumos están localizados. En caso contrario sólo detectaremos un aumento de la demanda pero no sabremos en que punto de la instalación se ha producido. Hay que tener en cuenta que dada la disposición de líneas si montamos un flujostato en uno de los lados no vamos a poder medir el caudal real que se emplea en cada línea. En el otro lado, en función de la demanda, también se produce entrada de aire.

Hay dos opciones:

-

Montar un segundo caudalímetro en la otra entrada de la línea, con lo que se monitoriza permanentemente la línea por ambos extremos. (Ver figura de una linea secundaria de la planta)

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La segunda opción es no mantener monitorizadas las líneas de 2” permanentemente pero sí monitorizar líneas principales de 3”. De esta forma conocemos el consumo total de la instalación por zonas.

Para el resto de líneas de 2” la forma de conocer consumos y estado de fugas es montar un caudalímetro y en la otra entrada una llave de corte. Cada cierto tiempo, programado, se puede cortar la alimentación de uno de los lados y forzar a que el consumo se haga pasando por el caudalímetro. De esta forma se podría controlar que el consumo está dentro de lo correcto. Se trataría de hacer un control discontinuo del estado de las líneas de 2”.

2. Manómetros.

Cuando se determine la presión de trabajo de cada máquina hay que controlar que dicha presión se mantenga entre los valores adecuados.

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Aprovechar la sustitución de manómetros en mal estado o nuevas compras para montar manómetros con esfera bicolor para indicar visualmente la zona de presión óptima de funcionamiento. De esta forma pueden identificarse fácilmente problemas de alimentación de presión en máquina de un solo vistazo y también comprobar rápidamente si se ha actuado sobre el regulador de forma inadecuada o se ha subido la presión de forma innecesaria,…

3. Presostatos

Si hay zonas donde la presión sea un factor crítico, se recomienda la utilización de presostatos bicolor en lugar de manómetros. Además de la ventaja de la indicación visual, que permite detectar el problema con una inspección rápida, también disponen de señal de alarma programable.

Calidad del aire La calidad de aire observada es correcta. Hay que mantener la situación actual.

El mantenimiento de los filtros actualmente está programado. Una opción de mejora en este sentido (no es una actuación a nivel de Ahorro Energético, sino de Ahorro de Costes en tiempos de mantenimiento) sería utilizar filtros con indicador de saturación o manómetros diferenciales. En ambos casos el objetivo es indicar en qué filtro hay que realizar dicho mantenimiento y en cuál no, con el

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consiguiente ahorro en tiempos de intervención en filtros que no lo necesitan. Una simple inspección visual permite decir si es conveniente la intervención en un filtro o no.

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4. BIBLIOGRAFIA Y PAGINAS WEB CONSULTADAS - http://www.hellopro.es/BETICO_S_A_-4673-noprofil-1001145-3244-0-1-1-fr-societe.html

- http://www.betico.com.mx/MexicoNew/Downloads/Catalogos.aspx

- http://www.betico.com/es/home.asp

- Real Decreto 485/1997 por el que se establecen las Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo.

- Directiva 92/58/CEE del Consejo, de 24 de junio de 1992, relativa a las disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y de salud en el trabajo (novena Directiva particular con arreglo a lo dispuesto en el apartado 1 del artículo 16 de la Directiva 89/391/CEE).

- Manual de instrucciones y mantenimiento de compresores Betico ER-75 a ER-160. Edición Noviembre de 2008 .

- .Manual controlador MC3

- Manual filtros alta eficacia NF-480 de Novair

- Manual filtros cerámicos CSN-115

- Manual central de purga automática CPT

- Manual de Instrucciones y Mantenimiento Secadores de aire comprimido MTA modelos MG 022110

.- Memoria de auditoría energética de la instalación de aire comprimido realizada por la empresa SMC en Noviembre de 2010