OPTIMIZACION INSTALACIONES
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Elaborado por: Ing. Leonardo Bohórquez
Email: [email protected]
Optimización de Instalaciones deSistemas de Aire Comprimido
Kaeser
COMPRESORES
Kaeser Compresores - Colombia 1
1. Componentes del costo del aire. Análisis como sistema
2. Efectos en los costos de una deficiente instalación.
3.Elementos a tener en cuenta en una instalación.
1.Civil
2.Ventilación
3.Eléctrica
4.Sistema de distribución (Tubería)
Índice
1. Componentes del costo del aire
Analizar como un sistema
Energía
eléctrica
Mtto
Inversión
Observando los costos del aire comprimido en 10 años, la energía eléctrica tiene el
mayor impacto, de manera que cualquier ahorro en este renglón en significativo para
que su estación de aire comprimido sea más productiva.
1. Componentes del costo del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
Sistema: 50 hp
Calidad de aire : 1.4.2. (ISO 8573-1 2010)
Entrega de aire: 236 cfm
Presión de trabajo: 110 psi
Horas de trabajo al año: 8760 (24/7)
Costo del kW/h: $180
85%
7,2%
7,5%
1. Componentes del costo del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
Ejemplo de distribución de costos en un proyecto real:
• Fugas
• Caídas de presión
• Disminución eficiencia equipos
• Aumento frecuencias de mantenimiento
• Deficiencias en la calidad del aire
• Deficiencias de mantenimiento
2. Efectos en los costos de una
deficiente Instalación
Espacios inadecuados Dificultad en mantenimientos
Espacios de escape
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Espacios inadecuados Dificultad en mantenimientos
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Espacios inadecuados Vías de acceso y escape
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Ubicación de equipos Fallas en la circulación de aire
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Los equipos no deben “lanzarse”
aire caliente entre ellos.
Evitar corto circuitos entre el aire de
ingreso y el de extracción.
Ubicación de equipos Fallas en la circulación de aire
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Los equipos no deben “lanzarse” aire
caliente entre ellos.
Ubicación de equipos Fallas en la circulación de aire
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
10°C de aumento en la temperatura
del compresor = 4% de pérdida en la
entrega.
Sala de compresores mal ventilada =
aumento en costos de energía
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Condiciones ambientales Calidad aire ingreso
Temperatura ambiente cuarto
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Condiciones ambientales Calidad aire ingreso
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
El ambiente que rodea los equipos debe ser lo menos contaminado posible, para evitar
desgastes innecesarios de los componentes.
El compresor concentra los contaminantes del aire.
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Un ambiente limpio garantiza una
admisión de aire limpio al compresor.
Condiciones ambientales Instalación de elementos de pre filtrado (Hasta 10 um)
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Condiciones ambientales Altas temperaturas. Instalaciones cerca a hornos o calderas
Radiadores expuestos a los rayos solares
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación civil
Ingreso de aire: Aire para compresión
Aire para refrigeración compresor.
Aire para refrigeración secador.
Aire para refrigeración componentes eléctricos (Variador de Frecuencia)
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Compresores refrigerados por agua
también necesitan ingreso de aire
fresco.
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
• Bomba
• Tubería
• Sistema de refrigeración Torre
Chiller
• Costos de energía
Motor bomba
Energía torre
Tratamiento (químicos)
• Ductos / extractor
• Costos de energía
Ventilador (extractor)
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Ingreso de aire Uso de pre filtros y mantas filtrantes. Tener en cuenta área neta.
Velocidad de ingreso del aire: 2 – 6 m/s
Tener en cuenta tamaño máximo de partícula.
Sistemas de ingreso de aire forzado. (Reduce eficiencia energética)
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Área neta efectiva :
Flujo de aire de ingreso (Total)
Velocidad de ingreso del aire
Extracción de aire: Uso de ductos de extracción.
Cuidar caídas de presión (60 Pa)
Evitar corto crcuitos
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Extracción de aire: Extractores de aire.
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Extractor 710 mm = 30000 m3/h
Aire fresco sin ductos 125 hp = 30000 m3/h
Aire extracción ductos = 13000 m3/h
Extracción de aire: Extractores de aire.
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
Extracción de aire: Extractores de aire.
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Ventilación
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Instalación eléctrica
Elementos electricos Diametro de cable recomendado. (Tener en cuenta distancias)
Breaker de Protección
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Sistema de distribución (Tubería)
Se pueden medir tomando diferentes puntos de referencia
Anillos principales Tubería antigua con el diámetro
inadecuado para el caudal
Anillos secundarios Tubería corroída internamente
Recorridos innecesarios en la
planta
Bajantes Diámetros inadecuados
Bajantes directas
Alimentación a la máquina Exceso de manguera
3. Elementos a tener en cuenta en
una instalación de aire comprimido –
Sistema de distribución (Fugas)
Horas de trabajo al año 8.760
Costo del kW/h $ 250
Eficiencia del sistema kW/100cfm 19,12
Diámetro Presión psiCaudal perdido
scfm
kW/h
consumidos
kW año
consumidos
Costo de la
fuga
Cantidad en
la plantaCosto total
0,8 mm (1/32") 90 1,48 0,3 2478,9 $ 619.717 30 $ 18.591.523
1,6 mm (1/16") 90 5,92 1,1 9915,5 $ 2.478.870 20 $ 49.577.395
12,7 mm (1/2") 20 126 24,1 211038,9 $ 52.759.728 1 $ 52.759.728
COSTO TOTAL EN FUGAS DE AIRE COMPRIMIDO $ 120.928.646
ESTAS FUGAS EQUIVALEN A TENER UN COMPRESOR DE 74 HP OPERANDO
Normalmente nos acostumbramos a escuchar las fugas, verlas, e inclusive sentirlas. . .
3. Elementos a tener en cuenta en una
instalación de aire comprimido –
Sistema de distribución (Caída de presión)
Se pueden medir tomando diferentes puntos de referencia
ESPERADO
Consumidor
1
2
3
4
+
+
+
+
Caída de presión sobre la planta de tratamiento (cuando es nueva)
Caída de presión de la red
Presión mínima del consumidor
Máx.. caída permisible sobre el tratamiento
Caída de presión dentro del cuarto
Presión máxima del compresor
Diferencial del compresor
80 psi(g)
1 psi(g)
10 psi(g)
1 psi(g)
3 psi(g)
98 psi(g)
EJEMPLO
80 psi(g)
12 psi(g)
10 psi(g)
3 psi(g)
3 psi(g)
108 psi(g)
3. Elementos a tener en cuenta en una
instalación de aire comprimido –
Sistema de distribución (Caída de presión)
• Analizar la presión requerida en el punto de uso y calcular la presión mínima del
compresor.
Para este caso hay una variación entre lo esperado y el ejemplo: de 98 a 108 psi(g), es
decir, 10 psi(g) de mas.
Por cada 10 psi(g) se consume 5% más de energía.
Cada 10 Kw instalados le cuestan $ 25 000 000 en energía eléctrica basados en 8 760
horas de trabajo al año y costo del Kw de $286
Punto de RocíoEl punto de rocío se describe como el estado saturado bajo el cual el aire escargado con la máxima humedad a cierta temperatura.
Si la temperatura alcanza o desciende bajo la °T de punto de rocío
Se presenta condensación
Al aumentar la presión del aire
Se eleva la °T de Punto de rocío
Si la °T del aire en una red se mantiene por encima del punto de rocío NO debe presentarse condensación, independiente de la longitud y configuración de la misma.
Presión AbsolutaEs la presión medida desde ceroabsoluto
14 bar (abs)
13 bar (g)
Presion absoluta
Manómetro
pressure
Aspiradora
100 % 0 %
0 b
ar (
abs)
1 b
ar (
abs)
0 b
ar (
g)
20
mb
ar
50
%
98
%
3 b
ar (
g)4
bar
(ab
s)
2 b
ar (
g)3
bar
(ab
s)
1 b
ar (
g)2
bar
(ab
s)
50
0 m
bar
pA = presión atmosférica, presión ambiente,
dependiente de la altitud de instalación
Vacío
Presión RelativaPresión manométrica o relativa semide desde la presión atmosférica
Número de
consumidoresFactor de ocurrencia
1 1.00
2 0.94
3 0.89
4 0.86
5 0.83
Ejemplos de utilización:
Máquina de perforación 30 %
Máquina de afilado 40 %
Máquina de cortado 30 %
Estampadora 15 %
Máquina de moldeado 20 %
Pistola de soplado 10 %
1. Grado de utilización:Tiempo en uso en un periodo de trabajo(ejemplos en la lista de la derecha)
2. Factor de Simultaneidad:Valor empírico cuando se usan idénticosconsumidores en una estación de trabajo(red de aire comprimido).
Para el calculo del diametro optimo de la tubería No solo debe tenerse en cuenta el consumo promedio.Deben tenerse en cuenta los picos de caudal para poder responder a la demanda.
Factor de utilización y Factor de Simultaneidad
DISEÑO REDES DE TUBERÍA
Elementos iniciales para el calculo de la red:
• Condiciones de operación y calidad del aire. (Material a emplear).
• Caudal de aire y consumo en los puntos de uso.
• Velocidad del flujo de aire.
• Presión en los puntos de uso.
• Caídas de presión admisibles.
• Factor de ampliación.
• Distribución de los puntos de consumo.
(Configuración de la red)
(Cantidad de estrangulamiento en accesorios)
ELECCIÓN DEL MATERIAL A EMPLEAR
• Las redes de tubería pueden ser en materiales metálicos o materiales plásticos.Para el uso de materiales plásticos se debe tener muchas precauciones por losproblemas de seguridad que se pueden presentar.
• Para la selección del material se debe tener en cuenta:
• El tipo de aplicación especifica (vacío, aire, alta presión, sopladores (bajapresión), gases inertes, oxigeno, etc.).
• Calidad de aire requerida.
• Ambiente de trabajo (Entorno)
• Presiones de trabajo.
• Rugosidad del material.
ELECCIÓN DEL MATERIAL A EMPLEAR
MATERIAL
APLICACIONESACERO AL
CARBONO / GALVANIZADO
ACERO AL CARBONO SOLDADO
ACERO INOXIDABLE COBRE ALUMINIO
AIRE COMPRIMIDO SI SI SI SI SI
AIRE COMPRIMIDO MEDIA PRESIÓN (145 - 232 psi)
SI SI SI SI SI
AIRE COMPRIMIDO ALTA PRESIÓN SI SI SI NO NO
VACÍO SI SI SI SI SI
GASES INERTES SI SI SI SI SI
AIRE MEDICINAL / OXIGENO NO NO NO SI NO
AIRE BAJA (SOPLADORES) SI SI SI SI NO
PRESIONES DE TRABAJO MAS DE 1000 psi MAS DE 1000 psi MAS DE 1000 psi 560 psi / 4" / TIPO K 232 psi
MAX. TEMPERATURA DE TRABAJO MAS DE 200 °C MAS DE 200 °C MAS DE 200 °C 180°C 60°C
RUGOSIDAD INTERNA ALTA ALTA MEDIA BAJA BAJA
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN NO NO SI SI SI
COSTO MATERIAL BAJO BAJO ALTO MEDIO ALTO
COSTO MANO DE OBRA MEDIO ALTO ALTO ALTO BAJO
COSTO MANTENIMIENTO ALTO MEDIO/ ALTO BAJO BAJO BAJO
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍAACERO AL CARBONO
Ventajas:
• Bajo costo de los componentes.• Fácil adquisición• Capacitado para altas presiones.• Sistema ampliamente conocido.
Desventajas:
• Dificil de instalar.• Mano de obra calificada.• Problemas de corrosión y material
particulado.• Dificultad de modificación.• Pesado, mayor carga sobre las
estructuras.• Instalación contaminante y con mayor
riesgo.• Acabado interior deficiente. Mayor
rugosidad y caídas de presión.• Facil deterioro en ambientes extremos
o a la intemperie.• Mayor mantenimiento.• Alta probabilidad de fugas (Sistema
roscado)
CORROSIÓN• Genera material particulado en el aire
disminuyendo la calidad del aireentregado afectando los equipos de aire.
• La corrosión forma depósitos que reducenel área y aumentan la fricción,incrementando las perdidas de presión enla línea y por consiguiente el consumo deenergía de los compresores.
LA TUBERÍA Y ACCESORIOS QUE NO PRESENTAN CORROSIÓN, SE TRADUCEN EN ENTREGA DE AIRE LIMPIO Y MENOR CONSUMO DE ENERGÍA
CORROSIÓN Y MATERIAL PARTICULADO
ACERO NUEVO?
ACABADO INTERIOR• El acabado de la superficie interna de la tubería incide en el coeficiente de
fricción generando perdidas de presión y depósitos que restringen el paso delaire.
TUBERÍAS CON 5 AÑOS DE OPERACIÓN
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍAACERO GALVANIZADO
Ventajas:
• Bajo costo de los componentes.• Fácil adquisición• Capacitado para altas presiones.• Sistema ampliamente conocido.• Protección exterior.
Desventajas:
• Labor intensiva dificil de instalar.• Mano de obra calificada (intermedio).• Problemas de corrosión y material
particulado. (Galvanizado exteriorunicamente)
• Dificultad de modificación.• Pesado, mayor carga sobre las
estructuras.• Instalación contaminante y con mayor
riesgo.• Acabado interior deficiente. Mayor
rugosidad y caídas de presión.• Facil deterioro en ambientes extremos.• Mayor mantenimiento.• Alta probabilidad de fugas.
• La textura interior determina la fricción y por tanto las caidas de presión.
• Superficies rugosas o cambios bruscos de sección causan un mayor flujoturbulento.
• Transair utiliza superficies interiores bastante lisas y accesorios diseñanos parapaso completo para conservar el flujo laminar
Laminar air flow: Efficient transfer of energy.
Turbulent air flow = Loss of energy.
FLUJO AL INTERIOR DEL TUBO
RESISTENCIA A LA INTEMPERIE Y RAYOS U.V.
• El someter las tuberías de acero o galvanizadas a la intemperie acelera sucorrosión y aumenta la frecuencia de mantenimiento para el repinte de latubería.
• Algunas tuberías en PP son susceptibles a la degradación por los rayos U.V.generando riesgos a mediano y largo plazo en la seguridad de las instalaciones.
TUBERÍA PLÁSTICA DEFORMADA TUBERÍA DE ACERO PINTADA CON SIGNOS DE CORROSIÓN EXTERIOR
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍACOBRE
Ventajas:
• Costo medio de los componentes.• Fácil adquisición, aunque con
limitación de accesorios.• Resistente a la corrosión• Sistema ampliamente conocido.• Buen acabado superficial interno.
Desventajas:
• Dificil de instalar.• Mano de obra calificada.• Dificultad de modificación.• Pesado en diametros grandes, mayor
carga sobre las estructuras.• Instalación contaminante y con mayor
riesgo.• Mayor probabilidad de robo.
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍAACERO INOXIDABLE
Ventajas:
• Mediana adquisición.• Resistente a la corrosión• Sistema ampliamente conocido.• Acabado superficial interno medio.• Capacitado para altas presiones.
Desventajas:
• Dificil de instalar.• Mano de obra calificada.• Dificultad de modificación. Altos
tiempos de trabajo.• Pesado en diametros grandes, mayor
carga sobre las estructuras.• Instalación contaminante y con mayor
riesgo.• Material más costoso.
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍATUBERIAS PLASTICAS (PP)
Ventajas:
• Costo muy bajo en los componentes.• Resistente a la corrosión• Sistema ampliamente conocido.• Acabado superficial interno medio.• Facil adquisición.• Sistema liviano
Desventajas:
• Dificil de instalar.• Mano de obra calificada (medio).• Dificultad de modificación. Altos
tiempos de trabajo.• Pesado en diametros grandes. Se
incrementa costo.• Alta dilatación y contracción termica.• Cambios de sección a lo largo de la
trayectoria.• Sistema con expectativa de vida corta.
FLUJO AL INTERIOR DEL TUBO
IRREGULARIDAD EN EL DIAMETRO INTERIOR DE UNA TUBERÍA DE POLIPROPILENO TERMOFUSIONADA.
TUBERÍA DE POLIPROPILENO TERMOFUSIONADA CON TOTAL RESTRICCION EN EL FLUJO DEL AIRE.
EXTERIORMENETE NO SE OBSERVA NINGUNA RREGULARIDAD.
CAMBIOS DE SECCIÓN
• Los cambios de sección en la tubería generan perdidas de presión, que setraducen en mayor consumo de energía.
SECCIÓN INTERNA ACCESORIO PP
CAMBIOS INTERNOS DE SECCIÓNPUNTOS DE GENERACIÓN DE DEPÓSITOS
RIGIDEZ Y SEGURIDAD
• Debido a los cambios de temperatura las tuberías se dilatan y contraen. Con elpaso del tiempo los sistemas con tubería plástica se deforman plásticamente yno recuperan su forma original, generando riesgos en la seguridad de lasinstalaciones.
RIGIDEZ Y SEGURIDAD
COMPARATIVO MATERIALES SISTEMAS DE TUBERÍAALUMINIO SMART PIPE
Ventajas:
• Impacta positivamente los tresfactores críticos en un sistema de airecomprimido:
Flujo del aire.Caída Presión.Calidad del aire.
• Reduce las caídas de presión a travésdel sistema. Diámetro constante.
• Reducción en tiempos de instalación oampliación. Sistema modular.
• Asegura una mayor vida útil de la redneumática. Sistema libre de corrosión.
• Bajos costos de mantenimiento.• Bajo peso de los componentes.
Desventajas:
• No se puede emplear en sistemas dealta presión. Por encima de 16 bar.
• No se puede emplear en sistema con °Tdel aire por encima de 85° y en algunascondiciones 60°C. (Sopladores).
RESISTENCIA A LA INTEMPERIE Y RAYOS U.V.
TUBERÍA SMART PIPE A LA INTEMPERIE Y RAYOS U.V.
LA TUBERÍA DE ALUMINIO SMART PIPE GRACIAS A SU COMPOSICIÓN Y A SU RECUBRIMIENTO ESPECIAL CERTIFICADO QUALYCOAT, PRESENTAN UNA
EXCELENTE RESISTENCIA A LA INTEMPERIE SIN PRESENTAR CORROSIÓN.
RESISTENCIA A LA INTEMPERIE Y RAYOS U.V.
TUBERÍA EN AMBIENTES AGRESIVOS.
LA TUBERÍA DE ALUMINIO SMART PIPE GRACIAS A SU COMPOSICIÓN Y A SU RECUBRIMIENTO ESPECIAL CERTIFICADO QUALYCOAT, PRESENTAN UNA
EXCELENTE RESISTENCIA A ENTORNOS AGRESIVOS.
CAÍDAS DE PRESIÓN ADMISIBLES
Linea principal: 0.03 bar
Linea de distribución: +0.03 bar 0.1 bar
Linea de alimentacion : +0.04 bar
de consumo
Sistema de tratamiento: +0.7 bar
Caida de presion total: 0.8 bar
Ajuste de presión máxima
en el compresor, e.g., 7.3 bar (g)
Diferencial de conexión: -0.5 bar
Caida de presión total: -0.8 bar
Presión en el consumidor: 6.0 bar (g)
• La presión en la red principal debe ser lo más cercana posible a la presión
necesaria en el punto de consumo de mayor presión.
• Las caídas de presión en la red son inversamente proporcionales a la
presión de la red.
La máxima caída de presión n una red es < 1.5 – 2 % de la presión de trabajo. Sin embargo se debe hacer un analisis completo para determinar la viabilidad de este parametro
Causas de las Caídas de Presión:
Dimensionamiento insuficiente de las
tuberias de aire comprimido.
Curso no lineal en las tuberias (codos,
curvas)
Conexiones y uniones
Turbulencia
Tuberias muy largas
Friccion en las paredes
Chapter 5 Distributing compressed air
Las caídas de presión reducen la salida de aire comprimido en los puntos de consumo y/o incrementa el costo de la generacion del aire comprimido y por ende la produccion!
% kW
Entrega Disponible
Presion Trabajobar (g)
6,0 100 3,0
5,5 86 2,6
5,0 74 2,2
4,5 62 1,9
4,0 52 1,6
Pérdida de eficiencia en una
herramienta por caídas de presion
VELOCIDADES DEL FLUJO DEL AIRE
• La velocidad del aire es directamente proporcional a la caída de presión.
• En cuarto de compresores antes de los sistemas de filtración la velocidadrecomendada esta entre 5 – 8 m/s.
• En la tubería principal y bajantes dependiendo de la longitud de los trayectospuede llegar a ser de hasta 15 m/s.
CONSUMO EN LOS PUNTOS DE USO
• Tener en cuenta el tipo de herramienta y el diámetro de la conexión para poderdeterminar el caudal necesario en el punto de consumo.
• Analizar el tipo de consumo. Regular o puntual
FACTOR DE AMPLIACIÓN
• Revisar la capacidad de ampliación de la planta para los próximos años.
Tipo de proceso
Layout
• Cambiar la tubería de una planta funcionando es demasiado costoso. Resultamucho más costoso que tener una tubería un poco sobredimensionada pensandoen crecimientos.
• La tubería sobredimensionada puede servir como pulmón.
• Es una evaluación tecnico-economica.
En operaciones en crecimiento, la longitud de la tubería se
incrementa con frecuencia pero no el diámetro nominal.
Aumentando con el tiempo las caidas de presión en la red.
Chapter 5 Distributing compressed air
Linea de Distribucion: Distribuye el aire comprimido dentro de una red de consumo. El
recorrido debe ser lo más corto y recto posible, sin cambios bruscos de sección.
Linea de Alimentacion de Consumo (Bajante) : Entre la linea de distribución y los puntos
de salida.
AnilloCofiguracion
Combinada
Ramal
NO SIEMPRE LA CONFIGURACION EN ANILLO ES LA MAS RECOMENDADA.
DISTRIBUCIÓN DE LOS PUNTOS DE CONSUMO
1. Selección del material a emplear.
2. Diseño de la configuración a emplear.
3. Dimensionamiento de los diámetros de la red. (Calculo de caídas de presión).
4. Ajustes finales de la configuración.
DISEÑO REDES DE TUBERÍA
Chapter 5 Distributing compressed air
Dimensionamiento de TuberíasLista de Chequeo – para tener en cuenta
Sección transversal de la
tubería:
Consumo de aire
Longitud de la tubería
Presión de trabajo
Caída de presión
Resistencia de flujo
Layout:
Anillo principal
Linea de conexión
Ramal principal
Conexiones de tubería
Instrumentos
Uniones y conexiones:
Metodos de conexión de las
líneas de consumo a la linea
principal. Válvulas de cierre
Tapones de cierre
Separadores de condensado
Lubricadores de herramientas
Filtros de polvo
Filtros de aceite
Regulador de presión
Mangueras
Acoples
Selección de material:
Condiciones ambientales(humedad, temperatura, contaminantes químicos en el aire)
Requerimientos de calidad del
aire comprimido (contenido de
humedad y aceite, temperatura)
Costos Ciclo operacional anticipado
En operaciones en crecimiento, la longitud de la
tubería se incrementa con frecuencia pero no el
diámetro nominal.
CALCULO OPTIMO TUBERÍA
• Teniendo en cuenta los factores anteriormente mencionados se procede alcalculo de la tubería adecuada para la red.
• Para realizar los cálculos se pueden emplear los siguientes métodos:
Formulas empíricas (Generales)
Métodos gráficos (nomogramas) Aplicación restringida a un tipo dematerial. Menos general que las formulas.
Software de cálculo Generalmente elaborado por el fabricante de unsistema de tubería para realizar los cálculos exclusivos
• Todos los cálculos se realizan con la longitud equivalente. La longitud equivalentees un valor experimental que relaciona la caída de presión en los accesorios con lacaída de presión en una tubería recta del mismo diámetro y depende del tipo deaccesorio, del diámetro y del material de fabricación.
Longitud Total de Tubería: Lconsolidado= Lrecta + Lequivalente
o aproximadamente: Ltotal = 1.6 x Lrecta
Chapter 5 Distributing compressed air
Formula de Aproximación:
1.6 x 103 x V1.85 x L
di =
Δp x ps
5
Longitud del Tubo en [m]
Entrega[m³/h] [m³/min]
Diámetro de Tubería [mm]
Presión de
Sistema[bar (g)]
Perdida Presión[bar]
4
5
6
3
2
1
78
di = Diámetro interno del tubo (m)
ps = Presión de sistema (absoluto, en
Pa)
L = Longitud nominal (m)
V = Volumen de flujo (m³/s)
Δp = Caída de presión (Pa)
Caída de presión de aire (psi) por cada 100 ft de tubería a 100 psi.
TOOLBOX KAESER
Longitud de tubería equivalente en algunos accesorios
TRANSAIR (RECOMENDADO)
AHORRO ENERGÉTICO
Chapter 5 Distributing compressed air
InstalaciónSistema sin secador refrigerativo
Grandes porciones del condensado son precipitadas dentro de la red de aire.
Inclinación de la tuberia, drenajes de condensado, todas las conexiones con cuello de ganso!
Recibidor de aire- galvanizado(incl. Drenaje de condensado)
Unidad de servicio:
Filtro, Regulador
de presión, lubricador
Filtro,Regulador presión
Compresor
Drenaje condensado
Recibidor de aire - galvanizado(incl. Drenaje condensado)
Chapter 5 Distributing compressed air
InstalaciónSistema de aire comprimido con secador refrigerativo
Instalacion tubería
- No es necesaria inclinación
- Posible salida vertical en redes secas: cuello de ganso es la mejor opción
Compresor Secador(incl. Drenaje condensado)
Regulado presión,
lubricador
Regulador presión
CUELLO DE GANSO
• Colectores y bajantes con cuello de ganso.
• El objetivo del cuello de ganso es tomar el aire de un punto superior de latubería para evitar el posible arrastre de condensado hacia los puntos deconsumo.
• Para los colectores la idea es entrar por la parte superior para evitar el retornode condensados en caso de parar esa línea.
PUNTOS DE DILATACIÓN TERMICA
• En ambientes con cambios de temperatura significativos o redes bastante largas.
• Ej: Aluminio E = 0.024 x D°T x DL (mts) = (mm)
• Realice el mantenimiento adecuado y sugerido por el fabricante.
• Utilice repuestos originales.
• Mantenga la sala de compresores limpia y ventilada.
• Utilice los compresores a la presión más baja posible.
• Use los compresores de tornillo al 100% es su punto más eficiente.
• Elimine el uso de mangueras para refrigerar o limpiar.
• Mantenga un programa permanente de eliminación de fugas – Estas nunca se
acaban
• Verifique el estado de su tubería de distribución y asegúrese que la caída sea
menor al 1,5%
• Si requiere agua caliente en su planta, prácticamente el aire comprimido saldrá
gratis.
Recuerde: El MAYOR costo del aire comprimido es la energía eléctrica
4. Consejos Generales
Fallas frecuentes:
1. Tener tanque húmedo sin drenaje automático.
2. No tener secador o tenerlo en by pass.
3. Conectar el compresor directo al secador.
4. Alta temperatura ambiente en la sala de compresores.
5. Utilizar el secador inadecuado para las necesidades.
6. Utilizar compresores “libres de aceite” sin tratamiento de aire.
Consecuencias:
1. Óxido en la tubería de distribución.
2. Caídas de presión por la red.
3. Fallas aceleradas en los elementos neumáticos.
4. Alto índice de rechazos.
5. Disminución de la productividad de los equipos de
producción.
Sistema de Tratamiento
Su Socio para Sistemas Eficientes
De Aire Comprimido
Kaeser
COMPRESORES
Kaeser Compresores - Colombia 79