Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Turbomaquinarias
Elaborado por:
Miranda, Jorge 4-761-163
Sánchez, Guillermo 4-764-1854
Villavicencio, Abdiel 4-757-708
Facilitador:
Ing. Orlando Aguilar Ph.D
Introducción
Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la
humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente
su comportamiento y sus reglas. Aproximadamente desde 1950 se puede hablar de una verdadera
aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación. A pesar de que esta técnica
fue rechazada en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de
formación, fueron ampliándose los diversos sectores de aplicación.
En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este
es el motivo de que en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos cuya
alimentación continua y adecuada de aire garantizará el exitoso y eficiente desempeño de los
procesos involucrados en la producción. El diseño y mantenimiento adecuado de redes de aire
comprimido y sus respectivos accesorios, juega un papel decisivo en los procesos productivos
involucrados cuya energía utilizada es el aire.
Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de
trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central.
Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de
los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a
través de tuberías.
Diseño de Sistemas de Aire Comprimido
Los sistemas de aire comprimido se pueden encontrar en la mayoría de las instalaciones
industriales ya que éste es utilizado en muchas aplicaciones. Al ser un elemento vital para
la para la operación de máquinas, herramientas y para otros efectos, el sistema de
distribución del mismo debe tomar en cuenta todas las consideraciones de operación y lo
que el cliente necesite.
Una buena instalación del sistema de aire comprimido representará un ahorro de energía
considerable para el cliente y asegurará un funcionamiento óptimo y duradero del mismo.
Algunos de los puntos más importantes que se deben considerar para la instalación de un
sistema de aire comprimido son:
Presión del aire comprimido: la presión a la cual se desea trabajar debe ser calculada
para diseñar el sistema en base a esta. Generalmente los sistemas funcionan con 6 o 7
bares de presión.
Caudal de aire comprimido: la demanda de aire necesaria para las operaciones a realizar
será un factor importante para el diseño del sistema.
Pérdidas de presión: Los elementos de una red de aire comprimido como codos,
válvulas, Ts, cambios de sección, equipos de mantenimiento, y otras se oponen al flujo
generando pérdidas de presión de aire. Garantizar que las pérdidas estén en lo
permisible es una labor esencial a la hora de desarrollar el diseño.
Velocidad de circulación de aire: La velocidad debe controlarse puesto que el aumento
produce mayores pérdidas de presión.
Configuraciones para sistemas de aire comprimido
- Red de aire comprimido Cerrada
En este tipo de configuración la línea principal constituye un anillo. La inversión inicial de
este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin embargo, con ella se facilitan las tareas
de mantenimiento de manera importante, puesto que ciertas partes pueden ser aisladas
sin afectar a la producción.
La falta de dirección constante del flujo es una desventaja importante de este sistema, ya
que la dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las demandas puntuales y
por tanto, el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo del consumo.
El problema de estos cambios radica en que la mayoría de los accesorios de una red
(Filtros, Enfriadores etc.) son diseñados con una entrada y una salida. Por tanto un cambio
en el sentido de flujo los inutilizaría.
Red de aire comprimido Abierta:
Se constituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las de
servicio. La poca inversión inicial necesaria de esta configuración constituye su principal
ventaja.
Selección del Compresor: La selección del tipo de compresor y de su capacidad son
parámetros críticos en el diseño de una instalación de aire comprimido. Una acertada
elección supone un gran ahorro energético durante el funcionamiento normal de la
instalación.
Existen cinco pasos básicos para fijar correctamente la capacidad del compresor:
- Estimar el total de consumos de los dispositivos que emplean aire.
- Determinar la presión más elevada que requieren estos.
- Estimar un valor típico de fugas.
- Fijar las máximas caídas de presión admitidas tanto para los diversos elementos como
para las conducciones.
- Otras consideraciones que afecten al diseño: condiciones medioambientales, del
entorno, altitud, etc.
Tanques de instrumentación y servicio
Los tanques de aire de instrumentación y servicios tienen como finalidad proteger los
compresores en los ciclos de arranque y paradas de estos, además de tener la capacidad
suficiente para en caso de fallo poder llevar a los equipos de la planta a situación de paro
seguro para evitar así posibles daños de las instalaciones y equipos neumáticos.
Recomendaciones
- La red de aire comprimido hay que diseñarla con base a la arquitectura y las actividades
que se desarrollan dentro del edificio industrial y de los requerimientos de aire.
- Procurar que las instalaciones de tuberías de aire sean lo más recta posible. Disminuir la
longitud de tubería al máximo posible, evitar codos, Ts, y cambios de secciones que
aumenten la pérdida de presión en el sistema.
- La instalación de tubería siempre debe ir aérea. Pueden ir sujetas a paredes o techos.
Esto le facilitara las tareas de instalación de accesorios, purgas de condensado o futuras
ampliaciones.
- Para evitar posibles accidentes y riesgos eléctricos la instalación de tubería de aire
comprimido no debe ir cerca del cableado.
- Hay que tener cierta libertad a la hora de instalación de la red de aire comprimido para
que la tubería permita variación de longitud debido a la dilatación de los materiales por la
diferencia de temperaturas.
- Coloque una manguera flexible entre el compresor y la red de un diámetro acorde a la
salida del equipo (nunca inferior) para evitar transmitir vibraciones.
- Lo ideal es tener entre el compresor y la primera bajada al menos 7 metros de distancia
para que el aire se enfríe.
USO DEL AIRE COMPRIMIDO
Un sistema de suministro de aire comprende la generación de aire comprimido mediante compresores, así como la preparación de aire. El resultado es la provisión de aire comprimido en cantidad y calidad definidas. El aire comprimido es el portador de energía para las funciones elementales de un tren. Además del accionamiento de los frenos, se emplea también para abrir las puertas, activar la suspensión neumática, el equipo de enarenado, así como para elevar el pantógrafo (tomacorriente) o para accionar el limpiaparabrisas. La tendencia al uso de vehículos más compactos y ligeros con un nivel de seguridad y rendimiento cada vez más elevado es un desafío adicional para cada fabricante. Por eso, existe una demanda de conceptos innovadores de un suministro fiable de aire comprimido.
APLICACIONES DE USO DEL AIRE COMPRIMIDO
1. Elevadores neumáticos
Es un ascensor que funciona creando un vacío relativo.
Está compuesto por un conducto vertical, y por una cabina
coaxial a dicho conducto, que se desplaza en su interior.
En su funcionamiento, se genera un vacío relativo en la parte
superior del conducto cilíndrico; debido a la diferencia de
presiones que existentes entre la parte inferior y superior del
conducto, se logra el movimiento de ascenso del elevador
neumático. Permitiendo la entrada de aires a la parte superior
del conducto, y colocando la válvula en una posición tal que
permita el escape del aire contenido en la parte inferior del
conducto a la atmosfera, se consigue un movimiento controlado
de descenso del elevador neumático.
Algunas ventajas son:
No requiere obra civil, ni sal de máquinas.
No es una instalación fija, puede ser desmontando y trasladando fácilmente. No requiere lubricantes y su funcionamiento es mínimo. No consume energía durante el descenso, ya que utiliza la fuerza de la gravedad.
Entre sus inconvenientes esta que:
Su espacio de carga es reducido, máximo pueden ir dos personas en el interior de la cabina.
La carga máxima permitida es reducida, del orden de 180 kg. La altura máxima de funcionamiento es de 4 plantas.
2. Armas de Aire Comprimido.
Algunos clasifican como armas de aire
comprimido las réplicas de airsoft, ya que,
aunque la impulsión del proyectil
normalmente es electromecánica, este
tipo de armas disponen de un mecanismo
que comprime, mediante engranajes, el
aire de una recámara que es la que
impulsa el proyectil. Existen, sin embargo,
algunos modelos que funcionan a gas o
aire comprimido
3. Motores de aires comprimidos.
Un motor neumático o motor de aire comprimido es un
tipo de motor que realiza un trabajo mecánico por
expansión de aire comprimido. Los motores neumáticos
generalmente convierten el aire comprimido en trabajo
mecánico a través de un movimiento lineal o
principalmente rotativo. En este último caso el gas entra
en una cámara del motor sellada y al expandirse ejerce
presión contra las palas de un rotor.
Este tipo de motores son una alternativa a los motores
eléctricos cuando estos no son recomendados o posibles, como por ejemplo, en algunos
entornos de la minería, industriales, etc.
4. Vehículos de Aire Comprimido
Un vehículo de aire comprimido es un tipo
de transporte que utiliza como propulsión
un motor neumático. En el 2007 dichos
vehículos seguían en la etapa de diseño y
de prototipos.
Podrían llegar a ser parte del transporte y
ocio urbano; además, su mercado y sus
aplicaciones podrían incluir ciclo-taxis,
servicios postales y transporte en parajes
turísticos.
También entre otras aplicaciones está el uso de aire comprimido en Tornos de dentistas,
Equipos de minería (taladros, roto percutores, martillos picadores, ventiladores y muchos
otros), Arranque de motores de avión.
Conclusión
El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su utilización tiene la ventaja
sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el
posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.
Está presente en un gran número de empresas ya que mejora la productividad,
automatizando y acelerando la producción. Una buena distribución del aire comprimido
en las instalaciones neumáticas, puede lograr ahorrar muchos costos.
Dado que su accionamiento es debido a un fluido a presión, su empleo da lugar a la
aparición de unos riesgos específicos, que se van a ver magnificados si se hace un mal uso
del mismo.
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