Generación y Alimentación de Aire Comprimido: Consideraciones Iniciales
El aire es un elemento abundante y barato. Aunque aparentemente esté limpio, viene unido a otros elementos indeseados como:
- Polvo: Consiste en partículas sólidas de distintos tamaños.
- Humedad: Producida por los agentes atmosféricos del entorno y por el propio compresor.
- Aceites: Generados por los elementos que componen los sistemas neumáticos que, en algunos casos, necesitan estar lubricados.
El Impacto del Aire no Acondicionado
El aire no acondicionado provoca un aumento de la cantidad de fallos y, en consecuencia, disminuye la vida útil de los sistemas neumáticos. Esta circunstancia se manifiesta de las siguientes maneras:
- Aumento del desgaste de juntas y de piezas móviles de válvulas y cilindros.
- Válvulas impregnadas de aceite.
- Suciedad en los silenciadores.
Consideraciones Iniciales y Riesgos
Si no se acatan estas condiciones, es posible que se originen tiempos más prolongados de inactivación de las máquinas y, además, aumentarán los costos de servicio.
Factores a Tener en Cuenta
Para un funcionamiento óptimo, se deben garantizar los siguientes factores:
- Presión correcta.
- Aire seco.
- Aire limpio.
Generación del Aire a Presión
La generación del aire a presión empieza por la compresión de aire. El aire pasa a través de una serie de elementos antes de llegar hasta el punto de su consumo.
Pérdidas de Presión
Dadas las resistencias que se oponen al flujo del aire en los diversos elementos (por ejemplo, en las zonas de estrangulación) y en las tuberías, deberá contarse con una pérdida de presión del orden de 0,1 hasta 0,5 bar.
Preparación del Aire Comprimido
El tipo de compresor y su ubicación en el sistema inciden en mayor o menor medida en la cantidad de partículas, aceite y agua incluidos en el sistema neumático. Para el acondicionamiento adecuado del aire, es recomendable utilizar los siguientes elementos:
Elementos Básicos de la Instalación
- Filtro de aspiración.
- Compresor.
- Acumulador de aire a presión.
- Secador.
- Filtro de aire a presión con separador de agua.
- Regulador de presión.
- Lubricador.
- Puntos de evacuación del condensado.
Los elementos neumáticos están concebidos para resistir una presión máxima de 8 hasta 10 bar. No obstante, para que el sistema funcione económicamente, es suficiente aplicar una presión de servicio de 6 bar.
Filtro de Aspiración
Consiste en la eliminación del mayor número de partículas de polvo o impurezas a las que está unido el aire en la atmósfera. También se elimina parte de la humedad. Está situado a la entrada del compresor.
Compresor
Son máquinas destinadas a elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera. A la hora de instalarlos, se deberá elegir un lugar exento de polvo y lo más fresco posible. El compresor debería generar una presión de 8 hasta 10 bar con el fin de asegurar una presión de servicio de 6 bar. Es recomendable tener un factor de aprovechamiento en los compresores en torno al 75%.
Tipos Fundamentales de Compresores
- Volumétricos: En ellos, el aire que entra en un recipiente hermético es reducido a un volumen inferior al que tenía a la presión atmosférica.
- Dinámicos: El aire que es aspirado aumenta su velocidad a medida que pasa por las distintas cámaras, transformándose su energía cinética en energía de presión.
La elección de uno u otro dependerá de:
- La presión requerida en la instalación.
- El caudal que se precise para el buen funcionamiento de cada uno de los elementos.
Compresor de Pistón Monofásico
Se trata de una máquina que transforma el movimiento circular de un eje procedente del motor en un movimiento rectilíneo alternativo mediante un mecanismo de biela-manivela. Consta de una válvula de admisión y otra de escape. Debido a la compresión del aire, este eleva su temperatura, que incluso puede llegar hasta los 180 °C. Para poder evacuar el calor, se colocan alrededor del pistón aletas de refrigeración. Con este tipo de compresor se pueden conseguir presiones entre 3 y 10 bar.
Compresor de Pistón Bifásico
Aquí el aire se comprime en dos fases. En la primera, se comprime entre 3 y 5 bar y en la segunda, se puede conseguir hasta 25 bar. El aire comprimido en la primera fase se enfría mediante aletas exteriores o por medio de una conducción de agua. Con ello se pretende que el aire que llegue al segundo compresor esté refrigerado. La temperatura a la que suele elevarse el aire comprimido oscila entre 120 y 140 °C.
Compresor de Membrana
Los compresores de membrana pertenecen al grupo de compresores de émbolo. En este caso, la cámara de compresión está separada del émbolo mediante una membrana. Esta solución ofrece la ventaja de no dejar pasar aceite del compresor al aire. Por esta razón, suelen utilizarse en la industria de alimentos y en la industria farmacéutica y química.
Compresor Rotativo de Paletas
La característica fundamental de estos compresores es que poseen una serie de paletas radiales sobre el rotor que presionan las paredes de la cámara de compresión cuando giran por acción de la fuerza centrífuga. Entre cada dos paletas se crea una especie de pequeña cámara de compresión que va comprimiendo el aire. Son muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal prácticamente constante.
Compresor Rotativo de Tornillo
Son relativamente nuevos y, además, costosos, aunque debido a su bajo desgaste, a largo plazo son muy ventajosos. Son silenciosos y proporcionan caudales de hasta unos 8 m³/minuto, junto con una presión que oscila entre los 7 y los 14 bar. Su funcionamiento se basa en el giro de dos tornillos helicoidales que comprimen el aire que ha entrado por el orificio de aspiración y lo expulsan hacia el orificio de salida.
Compresores Roots
Consiste en dos árboles de perfil helicoidal girando en sentido contrario. El perfil de ambos árboles engrana y así se transporta y comprime el aire.
Turbocompresores Radiales
Suelen proporcionar presiones bastante reducidas, pero manejan una gran cantidad de caudal. Aspira el aire en su parte central para lanzarlo radialmente hacia la periferia por la acción de la fuerza centrífuga.
Turbocompresores Axiales
Al igual que los radiales, suelen proporcionar presiones reducidas con gran cantidad de caudal. En este caso, el aire circula paralelamente al eje del mismo.