3.1 Fuentes internas y externasLas fuentes de contaminación del aire comprimido pueden ser internas y externas a lainstala...
Partículas sólidasAl igual que con el agua, e independientemente del tipo de compresor, en cualquier sistemade aire compri...
AceiteEl aceite de un sistema de aire comprimido puede existir en tres formas:    Emulsiones de aceite/agua    Aerosoles...
Es importante entender que cada aplicación presenta un grado de calidad óptimo queverificará los requisitos funcionales co...
   Filtración     Refrigeración     Deshidratación     Filtración     Filtro de aspiraciónEl uso de los filtros corre...
los atraviesa. Ofrecen la posibilidad de regenerar el material desecante medíanle cicloscombinados de secado v regeneració...
3.4.2 Filtro,regulador y lubricador3.4.2.1 Filtro estándarLa misión de un filtro es separar y acumular contaminantes. La s...
3.4.2.2 Regulador de presiónEl regulador de presión reduce la presión de alimentación P1 a una presión de trabajo P2adecua...
3.4.2.3 LubricaciónLos componentes neumáticos deben lubricarse para que funcionen mejor y sus juntastengan una larga vida....
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Tema 3 Neumatica fuentes internas externas

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Tema 3 Neumatica fuentes internas externas

  1. 1. 3.1 Fuentes internas y externasLas fuentes de contaminación del aire comprimido pueden ser internas y externas a lainstalación. El aire almosférico es una gran fuente de contaminación natural, con cantidadesde partículas extrañas y polvo que se han de filtrar incluso antes de comprimir el aireDurante la generación del aire comprimido se añaden impurezas como restos de aceitesquemados, cenizas y gases, y también durante su distribución, ya que es dificil evitar que losconductos estén completamente libres de óxidos o cascarillas de pintura. Los principalescontaminantes son las gotas de agua y de aceite y las partículas sólidas. Cada tipo requiereelementos de depuración diferentes.AguaA veces sorprende la cantidad de agua que se condesa en una instalación neumáticacuando se comprime el aire atmosférico. De hecho, un sencillo cálculo enseña que no sepuede hacer nada por evitarlo. La cantidad de vapor de agua que contiene una muestra deaire atmosférico se mide por la humedad relativa en %HR. Este porcentaje es la proporciónde agua contenida en el aire respecto de ía cantidad máxima que podna contener encondiciones de saturación a una temperatura determinada. Si en el depósito hay airesaturado, es deor, con un l00 %HR, es inevitable que en su base aparezca aguacondensada, que debe purgarse por la válvula de purga situada en el fondo del depósito. Página 1 de 9
  2. 2. Partículas sólidasAl igual que con el agua, e independientemente del tipo de compresor, en cualquier sistemade aire comprimido nay partículas sólidas. Hay cuatro fuentes principales de partículassólidas:  Suciedad atmosférica aspirada en el puerto de entrada del compresor.  Productos corrosivos originados por la acción del agua y de ácidos débiles o por la interacción del agua y gases como el dióxido de azufre, aspirados por el compresor.  Productos de carbono formados por lo acción del calor de compresión en el aceite  lubricante o por el desgaste normal de los anillos de carbono del pistón utilizados en algunos tipos de compresores libres de aceite.  Partículas que se originan a partir de lo fijación mecánica entre la canalización y los componentes introducidos en el sistema de distribución de aire.El tamaño de las partículas de suciedad puede cubrir un rango muy amplio, desde varioscientos de micras hasta por debajo de una micra, y el nivel de filtración depende del gradode limpieza necesario para cada proceso en particular.En general, no es recomendable habilitar una filtración más fina de la estrictamentenecesaria porque cuanto más fina resulte la filtración, el elemento de filtrado atrapara mayorcantidad de suciedad y se bloqueará mas rápidamente. El nivel de filtracion aceptabledependcrá de la aplicación y del conocimiento energético relativo al funcionamienlo de laplanta En condiciones normales de utilización, conviene cambiar los elementos de filtrado deaplicación general antes de que la caída de presión originada sea mayor de 0,5 bares odurante el mantenimiento periódico anual. Siempre es posible ajustar el periodo parasupervisar aplicaciones criticas con la ayuda de un indicador de colmalado.Los programas de mantenimiento tienen que estar disenados de modo que se asegure quela situación de "último momento" no se llega a producir. De hecho, para algunas aplicacionesni siquiera scrii tolerable el nivel de caída de presión mencionado, en especial si seencuentra en el punto de generación de un sistema de distribución de aire comprimido, dadoque el coste de energía extra es en sí mismo muy elevado. Página 2 de 9
  3. 3. AceiteEl aceite de un sistema de aire comprimido puede existir en tres formas:  Emulsiones de aceite/agua  Aerosoles (pequeños panículas suspendidas en el aire)  Vapores de aceiteLa fuente principal de contaminación por aceite en un sistema de aire comprimido se hallaen el compresor. Un compresor lubricado por aceitc con una capacidad de 50 dm3/s puedeintroducir en el sistema hasta 0,16 litros de aceite por semana.El aceite que se utiliza para la lubricación del compresor se somete a elevadas temperaturasdurante la compresión del aire y se puede considerar como un contaminante agresivo parael sistema cuando aparece junto con el aire comprimido previo a la distribución.Los filtros de aire normales eliminarán el suficiente aceite liquido junto con agua como paradejar el aire del sistema en condiciones para alimentar la mayoría de las maquinas ycilindros neumáticos. Sin embargo, en determinados procesos se requiere airecompletamente libre de aceite.Una solución para estos casos consiste en utilizar compresores libres de aceite esto es, sinlubricación por aceite. Aun así, estos compresores producirán aire contaminado consuciedad y agua, por lo que a menudo rcsultará mas económico utilizar compresores conlubricación por aceite junto con refrigeradores posteriores y filtros de aire estándar,colocando únicamente filtros de eliminación de aceite de alta eficacia en los punios delsistema donde se requiera aire libre de aceite.Se asegura de este modo que la cantidad de aire que nccesita tratamicnto especial semantenga al mínimo, lo cual permitirá trabajar en la zona afectada con un filtro especial máspequeño, en lugar de tener que utilizar un filtro especial de mayor tamaño para la totalidadde la planta.3.2 Norma estandar internacionalLa Norma Internacional Estándar ISO 8573-1 define las características de calidad del airecomprimido para uso general. En su primera parte, "Clases de contaminantes y calidades",marca los niveles de contaminación permitidos por cada clase de calidad.Los niveles de contaminación vienen dados según el tipo de contaminante:  Partículas sólidas  Agua  AceiteUna clase de calidad de aire viene definida por tres números, según la clave incluida en latabla adjunta. Clave de designación de la calidad del airePor ejemplo, 1.7.1 es la clase de filtración que corresponde a un filtro de máxima eficacia. Página 3 de 9
  4. 4. Es importante entender que cada aplicación presenta un grado de calidad óptimo queverificará los requisitos funcionales con el menor coste. En función del grado de calidad seeligen los componentes de filtración, refrigeración y secado adecuados.En la tabla siguiente se muestran las características de calidad para varias aplicaciones:Para obtener temperaturas de punto de rocío tan bajas como las que aparecen en la tabla dedesignación de la calidad del aire, se deben utilizar secadores de aire.La temperatura de punto de rocío es la temperatura de la mezcla vapor de agua-aire en lacual la humedad relativa es del 100%. La temperatura del punto de rocío a presión esaquella a la que el aire comprimido se debe enfriar para que el vapor de agua contenido losature y condense. La temperatura de rocío cambia con la presión a que se encuentra lamezcla. La temperatura de rocío a presión tiende a ser superior a la temperatura de rocío apresión atmosférica.Grafico para la conversión de la temperatura da rocio conocida a la temperatura da rocío apresión y viceversa. Cada línea representa una presión relativa.3.3 Preparacion antes de su distribucionAl tratar las fuentes de contaminación se ha visto que el cuidado por el aire comprimidocomienza incluso antes de su aspiración y también se han recomendado las ubicacionesmás adecuadas para las tomas de aire de la sala de compresores o su orientación. Acontinuación se explican los componentes que preparan el aire comprimido antes deintroducirse en la red de distribución. Página 4 de 9
  5. 5.  Filtración  Refrigeración  Deshidratación  Filtración  Filtro de aspiraciónEl uso de los filtros correctos en su adecuado emplazamiento reduce al mínimo los costes deenergía y mantenimiento.Los filtros utilizados antes de la distribución son de aspiración y de linea principal. Ambossuelen ser de cartucho de recambio fácil y disponen de una purga automática decondensados.El filtro de aspiración elimina gran parle de las impurezas que contiene el aire atmosférico yque de otra forma entrarían en el compresor y en la red de aire comprimido. El filtro deaspiración no puede ser excesivamente fino, para no reducir el rendimiento volumétrico delcompresorEl filtro de linea principal se situa a la salida del depósito de aire comprimido, ha de ser unfiltro de gran capacidad y mínima pérdida de presión, cuya misión es eliminar el vapor deaceite procedente del compresor y, así, evitar su emulsión en la línea principal. Tambiénexisten filtros de linea destinados a retener partículas sólidas o líquidas de tamaño elevado.La refrigeración pude ser por aire o por agua.Las temperaturas que el aire alcanza durante la compresión son muy elevadas y esrecomendable enfriarlo antes de su uso. Además, si se hace justo después de la compresióntambién se eliminan las cantidades mas importantes de agua de condensación.Hay básicamente dos tipos de refrigeradores. Se trata de intercambiadores de calor queutilizan aire o agua como medio refrigerante.Los refrigeradores por aire consisten en un intercambiador formado por un haz de tubos, porlos que fluye el aire comprimido y por cuya pared externa circula un flujo de aire forzado porun ventilador. En este tipo de refrigeradores la temperatura de salida del aire comprimido esdel orden de 20 ºC por encima de la de salida del refrigerante.Normalmente, los refrigeradores por agua consisten en un receptáculo en cuyo intenor sehace fluir el aire comprimido en contacto con un serpentín por el que fluye agua fría acontracorriente. La temperatura de salida del aire es aquí de unos 15 ºC por encima de la desalida del refrigerante,En los casos en que la temperatura de rocío conseguida mediante ei refrigerador no seasuficiente según el nivel de calidad requerido, se pueden instalar secadores para eliminar elvapor de agua sobrante. En países de temperaturas ambiente y grados de humedad relativatípicamente bajos o moderados, raramente se requiere el secado para los sistemas degeneración y distribución de aire correctamente diseñados.Hay tres clases principales de secadores de aire: refrigerantes, adsorbentes y absorbentes.La eficiencia de estos dispositivos se incremento en gran medida cuando se asegura que nose encuentran contaminados por agua liquida o aceite (o combinaciones -emulsiones-) y queen la entrada el aire esta a la menor temperatura posible.El proceso de deshidratación puede ser por medio de refrigerantes, adsorbentes oabsorbentes.Los secadores refrigerantes se basan en refrigeradores de extracción de calor con motoresde refrigeración o compresores frigoríficos -como los frigoríficos caseros El punto de rocío apresión más bajo que se puede conseguir con estos secadores esta limitado por latemperatura de congelación del aire húmedo, que es de 0 ºC -en la práctica, de 2°C. Sumantenimiento es bajo y su coste inicial medio. Su rendimiento mejora bastante si antes seinstalan refrigeradores para reducir la temperatura de entrada.Los secadores adsorbentes se basan en el poder desecante de ciertos productos químicos,minerales u orgánicos, mediante la adsorción del agua contenida en la corriente de aire que Página 5 de 9
  6. 6. los atraviesa. Ofrecen la posibilidad de regenerar el material desecante medíanle cicloscombinados de secado v regeneración por calentamiento o flujo de aire seco. Sumantenimiento es bajo, pero su cosle inicial, elevado.Normalmente, precisan de filtros coalescentes en la entrada, pues son muy sensibles a losrestos de aceite quemado, Proporaonan e) punto de rocío mas ba)o posible de entre todoslos secadores.Los secadores absorbentes se basan en el poder absorbente de determinado material solidocontenido en un deposito, y por el cual se hace pasar el flujo de aire comprimido húmedo. Elmaterial mirante debe cambíaise de forma regular, ya que el punto de rocio tiende aaumentar con el uso, sin que exista la posibilidad de regeneración, como en los adsorbentes.Su mantenimiento y coste inicial son bajos, pero el material secante sólido tiene quecambiarse de forma regular.3.4 Unidades FRLEl aire comprimido, una vez distribuido, debe ser tratado por unidades compuestas por unfiltro, un regulador y/o un lubricador para adecuarlo a las condiciones de utilización.3.4.1 Unidades modularesCuando se alude a una unidad FRL se hace referencia a la combinación de un filtro, unregulador de presión y un lubricador. Una forma adecuada de combinar estos componenteses usar un sistema modular.La misión de una unidad FRL (filtro, regulador y lubrificador) es preparar el aire comprimidojusto antes de entregarlo al equipo neumático o a la máquina.De este modo se garantiza que el suministro de aire sea limpio y seco, que la presión tengael valor adecuado y que las finas partículas de aceite arrastradas por el aire lubriquen laspartes pesadas de las válvulas, los cilindros y las herramientas.Las unidades modulares permiten conectar el filtro, el regulador y el lubricador de formasencilla e intercambiable. Se montan sobre soportes para pared ensamblados a la pinza desujeción rápida y adaptadores de conexión para fijar la tubería rígida. Las unidades puedenunirse y deslizarse por la tubería mediante las quikclamps, y es posible sacarlas rápida yfácilmente para su mantenimiento o sustitución y sin que sea necesario actuar sobre latubería. Página 6 de 9
  7. 7. 3.4.2 Filtro,regulador y lubricador3.4.2.1 Filtro estándarLa misión de un filtro es separar y acumular contaminantes. La separación del agua y de laspartículas sólidas más grandes se consigue con unas paletas que hacen girar el aire cuandoentra en el depósito. Estas partículas caen hacia el fondo del depósito, mientras que las máspequeñas son retenidas por el material filtrante del cartucho.La limpieza de los contaminantes a presión se puede realizar de forma manual. Si se da uncuarto de vuelta a la válvula situada en el fondo, la rosca del extremo final permite canalizarla purga al exterior.Estos filtros incorporan indicadores de colmatado que pueden ser eléctricos o visuales. Deeste modo, es posible sustituir el filtro antes de que el caudal disminuya o la pérdida depresión sea inadmisible.El indicador de colmatado mecánico se vuelve de color rojo cuando la perdida de presiónsupera un valor determinado comprendido entre 0,3 y 1 bar.El indicador de colmatado eléctrico es ideal para indicar a distancia cuando hay quereemplazar el cartucho filtrante. Esta señal eléctrica pude generar una señal acústica, ytambién es posible utilizarla para detener una máquina en aplicacionesdelicadas. Página 7 de 9
  8. 8. 3.4.2.2 Regulador de presiónEl regulador de presión reduce la presión de alimentación P1 a una presión de trabajo P2adecuada.Es frecuente encontrar unidades que combinan filtro y regulador, pues suponen un ahorroconsiderable en comparación con el precio de dos unidades por separado. Página 8 de 9
  9. 9. 3.4.2.3 LubricaciónLos componentes neumáticos deben lubricarse para que funcionen mejor y sus juntastengan una larga vida. Las válvulas, los actuadores y los accesorios de una aplicación típicapueden operar con diferentes proporciones y frecuencias, y requieren proporciones de aceiteigualadas. Un lubricador en línea representa un método adecuado de satisfacer estademanda.En un lubricador, las gotas de aceite se atomizan y forman una fina neblina en el aire quealimenta la aplicación. La cantidad de aceite suministrado se ajusta de forma automáticacuando el caudal de aire cambia, de modo que el resultado es una lubricación de densidadconstante.Hay dos tipos principales de lubricador: los de niebla, o oil fog, y los de microniebla, o microfog. Ambos tipos se ajustan fácilmente para prerregular la densidad de lubricación.3.4.2.4 Distribucion del aire comprimidoEl aire comprimido se hace llegar a los puntos de utilización por una red de distribución. Eneste apartado se describen las características de dicha red en función de su morfología, sutamaño, el material y el diámetro de sus conducciones. Página 9 de 9

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