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Equipo 2Distribución del aire comprimidoFunción y cálculo del acumulador.Tuberías.Tendido de la red de distribución.
Integrantes:Juan Antonio Márquez ZamarripaDamian Israel Mercado RuizDaniel Osvaldo Hernández Villa
Objetivo
Determinar los factores necesarios para una instalación industrial de aire.
Analizar y conocer las funciones de un acumulador.
Establecer los procedimientos necesarios para realizar el cálculo de un depósito de aire(acumulador)
Conocer la Ubicación,Tipos, materiales y El cálculo de Presión de una tubería
Introducción
Introducción.Como resultado de la automatización de los dispositivos de fabricación, las empresas precisan continuamente una mayor cantidad de aire. Cada máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías
Distribución del aire comprimidoLas redes de distribución de aire comprimido surgen para poder abastecer de aire a todas las máquinas y equipos que lo necesitan, por lo que se debe tender una red de conductos desde el compresor.
Red de aire comprimidoLa red de Distribución debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida de presión entre el depósito y el consumidor no sobrepase 10 kpa (0,1 bar).
Distribución de aire comprimido.Los materiales adecuados para construir una red de distribución deben cumplir una serie de condiciones: deben asegurar bajas pérdidas de presión, limitación de fugas, ser resistentes a la corrosión, permitir posibles ampliaciones y tener un precio reducido.
Función y cálculo del acumulador
Una planta con equipos neumáticos incorpora normalmente uno o más depósitos de aire. Sus dimensiones han de adaptarse a la capacidad del compresor, sistema de regulación, presión de trabajo y variaciones del consumo de aire.
Además del compresor, otro elemento importante para el aporte de la energía del sistema es la presencia del depósito o acumulador
Que es un Acumulador?Los acumuladores son depósitos que se colocan a continuación de refrigerador y tiene como objetivo almacenar aire comprimido para suministrar en el momento en que se necesite. Los acumuladores suelen llevar un dispositivo que pone en marcha o detiene el compresor, para que el depósito se mantenga siempre a una presión determinada.
FuncionamientoLos tanques acumuladores de aire sirven para:
Almacenar aire comprimido para cuando la demanda momentánea exceda la capacidad del compresor.
Incrementar la refrigeración y captar posibles condensados residuales y pequeñas gotas de aceite.
Compensar las variaciones de presión que tengan lugar en la red de tuberías.
Evitar ciclos carga-descarga del compresor demasiado frecuentes.
Caudal de suministro del compresor:
Cantidad de aire que se ingresa al acumulador por unidad de tiempo
Consumo de aire (Constante e intermitente) :
Capacidad de consumo de la instalación(dispositivos y mecanismos neumáticos)
La red de tuberías (volumen suplementario):
El acumulador debe de sustentar la presión que demanda el sistema.
El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:
El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:
Tipo de regulación:
Determina el número máximo de maniobras horarias.
Z=Frecuencia de conexión/Hora. (T) Tiempo que transcurre en pasar de una presión máxima (P1) a una presión mínima (P2).
La diferencia de presión admisible en el interior de la red:
*El estándar de presión las tuberías es de 6.5 a 7 bar, a presiones más altas aumentan las fugas y a más bajas hay que reestructurar las tuberías y los elementos de trabajo.
Ejemplo:Conocer el volumen de un acumulador mediante el ábaco. Si…Caudal=20 m3/minZ= 20Diferencia de presión= 100KPa (1 bar)VB(Capacidad acumulador)= ???
Resultado:VB= 15m3
El acumulador debe:• Ubicarse en un lugar fresco, lo más cerca posible del compresor, preferentemente fuera del edificio donde pueda disipar parte del calor producido en la compresión.
• Ser firmemente anclado al piso, para evitar vibraciones debidas a las pulsaciones del aire.
Los accesorios mínimos deberán qué incluir el acumulador son
• Válvulas de seguridad
• Manómetro
• Grifo de purga
Dispositivos de seguridad y control del acumulador
Presostato: Conocido como interruptor de presión con regulador, que está calibrado para una presión determinada para mantenerla dentro de los márgenes.
Dispositivos de seguridad y control del acumulador
Válvula de seguridad del depósito: Dispositivo calibrado para soportar una determinada presión, cuando la presión del depósito supera a la de calibración, se abre una válvula para dejar escapar la presión.
*Deberá estar regulada a no más del 10% por encima de la presión de trabajo y deberá poder descargar el total del caudal generado por el compresor.
Dispositivos de seguridad y control del acumulador
Regulador de presión: Controla la presión del aire que se envía al circuito, donde dispone de una llave de paso y un manómetro que indica la presión de salida.
Dispositivos de seguridad y control del acumulador
Filtro con válvula de purga: Permitirá drenar el agua y aceite acumulado en el fondo del depósito.
Riesgos en los acumuladoresEl principal riesgo que presentan es que al estar sometidos a presión interna, es el de una explosión, que puede venir de determinadas causas como…
Defectos de diseño del aparato.
Fallo en los sistemas de seguridad.
Sobrepresión por presencia de fuego exterior.
Fatiga de materiales debido al trabajo cíclico.
Erosiones o golpes externos.
Riesgos de los acumuladores Defectos en la fase de construcción y montaje, en las cuales se tendrán muy
en cuenta el proceso de soldadura de fondos, refuerzos, etc., y los efectos que el calor aportado por ella puede tener sobre las características de los materiales.
Sobrepresión y riesgo de explosión por auto inflamación de depósitos carbonosos procedentes del aceite de lubricación del compresor.
Fisuras debidas a las vibraciones transmitidas por compresores instalados sobre los propios.
Cálculo del acumuladorEl volumen de acumulacion del acumulador vendrá determinado por la capacidad del compresor, el sistema de regulación y el modelo de consumo de la instalación.
En caso de existir varios compresores que den servicio a la misma instalación, sería la característica del compresor de mayor capacidad el que condicione las características del acumulador.
Caudal
Caudal, es la cantidad de aire comprimido que atraviesa una sección de la conducción en la unidad de tiempo.
Q=caudal (m3/s)
S=sección (m2)
t=tiempo (s)
V=volumen (m3)
l=longitud (m) v=velocidad (m/s
Cálculo del acumuladorPara el cálculo del Volumen (V) del depósito de acumulación es habitual el empleo de la siguiente expresión que relaciona las condiciones de funcionamiento del compresor con el consumo de aire de la instalación:
● T es el tiempo en minutos que transcurre entre arranques consecutivos del compresor, es decir, el tiempo que transcurre entre pasar de la presión máxima en el depósito (P1) a la presión mínima (P2) que produce el arranque del compresor.
● P1 - P2 es la diferencia de presiones máxima y mínima alcanzada en el interior del depósito, (bar,Nm3).
● C es el consumo de aire en condiciones normales (CN) de la instalación (m3/minuto)
● Patm es la presión atmosférica, (bar, N/m3).
Tuberías
Que es una tubería?Una Tubería es un conducto formado por tubos que sirve para distribuir líquidos o gases. Se suele elaborar con materiales muy diversos.
Materiales de las tuberías relacionados a sistemas de aire comprimido Los materiales más comunes son:
Acero.
Acero inoxidable.
Cobre.
Plástico.
AceroCuando no existe ningún requerimiento especial, las tuberías de acero son las más utilizadas.
Cuando se utilizan tuberías de acero o de cualquier material, estas deben ser cuidadosamente limpiadas antes de instalarse.
Siempre que se pueda o que sea adecuado, deberá utilizarse soldadura, lo que originará menos pérdida por las fugas en conexiones, y además provoca una menor caída de presión.
Acero inoxidableEn hospitales, producción de alimentos y en la industria química, es común el uso de tuberías de acero inoxidable.
También se utilizan tuberías de acero inoxidable en industrias mecánicas o eléctricas con altas exigencias en cuanto a la pureza y confiabilidad del sistema de aire.
CobreEs utilizado como alternativa al acero inoxidable.
Utilizando cobre se facilita el trabajo de instalación comparado con acero inoxidable.
PlásticoEl uso de tuberías de plástico en líneas de distribución de aire debe hacerse con ciertas precauciones.
Para una presión máxima de 12,5 bar de temperaturas entre -20ºC y + 20ºC u 8 bar hasta +50ºC.
El material no deberá ser sobrecalentado.
Tubería de metal deberá utilizarse entre el compresor y el tanque.
No debe ser sometida a vibraciones.
Seguir cuidadosamente las indicaciones de instalación de fabricante.
AluminioVentajas: No se oxidan y permiten buena calidad de aire debido a su uniformidad del interior que reduce la caida de presion.
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Tendido de la red de distribución
En instalaciones neumáticas industriales, lo normal es que exista una sola estación de compresión y que el aire se distribuya a los puntos de utilización a través de tuberías. Sólo en aplicaciones muy puntuales se justifica el uso de Compresores independiente.
Las red de distribución:
reparte el aire comprimido por la instalación .
Como se ha mencionado antes, en la distribución del aire comprimido, la optimizacion y automatizacion de los dispositivos de fabricación, e incluso de servicio, se necesitará una mayor cantidad de aire, siendo abastecidos por el compresor y sustentando con acumuladores.
Una vez que tenemos el aire listo para usarse se deberá de considerar lo siguiente para la distribución del aire mediante la red de tuberías.
Trazado de la Red de distribuciónEl trazado de la red de distribución se realizará considerando...
La ubicación de los puntos de consumo.
La ubicación de las máquinas.
La configuración del edificio.
Las actividades dentro de la planta industrial debiendo tener en cuenta los siguientes principios.
Trazado de la red de distribucióna) Trazado de la tubería de modo que se elijan los recorridos más cortos y tratando que sea lo más recta posible, evitando los cambios bruscos de dirección, las reducciones de sección, las curvas, las piezas en T, etc., con el objeto de producir una menor pérdida de carga.
Trazado de la red de distribución b) En lo posible tratar de que el montaje de la misma sea aéreo, lo que facilitará la inspección y el mantenimiento. Evitar las tuberías subterráneas, pues no son prácticas en ningún sentido.
Trazado de la red de distribuciónc) Dimensionar generosamente las mismas para atender a una futura demanda sin excesiva pérdida de carga.
Trazado de la red de distribuciónd) Colocar válvulas de paso en los ramales primarios y secundarios para facilitar la reparación y el mantenimiento sin poner fuera de servicio toda la instalación.
Trazado de la red de distribución e) Las tomas de servicio o bajantes nunca deben hacerse desde la parte inferior de la tubería sino por la parte superior a fin de evitar que los condensados puedan ser recogidos por éstas y llevados a los equipos neumáticos conectados a la misma.
f) Las tomas y conexiones en las bajantes se realizarán lateralmente colocando en su parte inferior un grifo de purga o un drenaje automático.
Trazado de la red de distribucióng) Atender las necesidades de tratamiento del aire, viendo si es necesario un secado total o sólo parcial del mismo.
h) Prever la utilización de filtros, reguladores y lubricadores en las tomas de servicio*.
*Lubricación del aire comprimidoEn determinadas aplicaciones es necesario disponer de aire comprimido tratado.
Utilizando lubricadores, estos se encargan de dosificar la niebla de aceite necesaria. Ya que bien sabemos que que el aire comprimido tal y como sale del compresor, no es apto para ser utilizado en equipos neumáticos, debiéndose tratar previamente.Un ejemplo de estas unidades de mantenimiento serían...
los accesorios modulares conjuntos FRL (Filtro, Regulador presión y Lubricador)
Dimensionamiento de una redEstablecer el porcentaje de tiempo que estará operativo cada
uno de esos elementos en un periodo de tiempo específico.
Establecer el máximo número de puntos de consumo que pueden ser empleados de forma simultánea en cada línea de suministro, en la principal y en todo el proyecto, esto se conoce como factor de carga.
Pérdida de cargaEs la pérdida de energía que se va originando en el aire comprimido ante los diferentes obstáculos que se presentan en su recorrido hacia los puntos de utilización. Y se origina de dos maneras:
1.En tramos rectos, por el rozamiento del aire comprimido contra las paredes del tubo.
2.En accesorios, originada en curvas, T, válvulas etc.
En tramos rectos
En la práctica, para el dimensionado de las tuberías se utilizan monogramas y tablas de longitud de tubería equivalente.
En accesorios2. Valores en metros de cañería recta. Cálculos.
Ejemplo:Si se tuviera una tubería recta de 100 m y diámetro 1” con accesorios como…
1 Válvula esclusa
7 curvas de 90 grados
1 T en desviación.
Calcular la pérdida de carga total en el tramo, si la pérdida de carga por unidad de longitud es de 0.00021 bar/m.
TENDIDO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
Una vez situados los puntos de consumo tenemos que realizar el diseño de la instalación teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones constructivas Generalmente las redes industriales tienen presiones de entre 6 y 7 bar.
Y el caudal de la red deberá estar diseñado con base en la demanda, los dispositivos neumáticos muestran en sus catálogos los métodos para estimar su consumo.
Trazado de la red según la configuración del edificio y las actividades que se desarrollan dentro del edificio industrial, escogiendo el mejor itinerario para la tubería principal.
El dimensionado de las tuberías de distribución del aire comprimido, debe hacerse teniendo en cuenta los siguientes parámetros:
- Caudal máximo solicitado (teniendo en cuenta las posibilidades de ampliación).
- Longitud de tubería
- Presión de servicio
- Dificultad del tendido
- Caída de presión admitida
Para el tendido de la red principal se adoptan tres sistemas:
- Circuito abierto
- Circuito cerrado
- Redes mixtas
Circuito abierto Se emplea en instalaciones de bajo consumo. Su tendido es lineal, la estación de compresión se conecta en un extremo y el otro está cerrado.
Pueden colocarse con inclinaciones para evacuar condensados. Pero la presión del sistema va disminuyendo debido a la caida de tension en las tuberias.
Se usa en instalaciones con consumos intermedios o altos. Su distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.La presión se mantiene más uniforme.
Circuito cerrado
Redes mixtasEstán formadas por una red cerrada de la que se derivan varias redes abiertas.
Es de las más utilizadas debido a los requerimientos de diferentes mecanismos.
Tubería principalLa tubería principal es la que sale desde el compresor, y canaliza la totalidad del caudal de aire. Deben tener el mayor diámetro posible, la mayor sección posible para evitar pérdidas de presión y prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de caudal. Velocidad máxima recomendada= 8 m/seg
Tuberías SecundariaLas tuberías secundarias toman el aire de la tubería principal, ramificándose por las zonas de trabajo, de las cuales salen las tuberías de servicio.
Velocidad máxima recomendada: 10 a 15 m/seg
Tuberías de servicio
Se desprenden de las secundarias. Son las que surten en sí a los equipos neumáticos.
Velocidad máxima recomendada= 15 a 20 m/seg
Riesgos en las líneas de conducciónUn mal diseño del sistema y el tamaño inadecuado puede ocasionar no disponer en los puntos de aplicación de un aire comprimido con las características que se requieren en el uso a que se destina y que ocasionará un mal funcionamiento de los aparatos de utilización.
Elementos de la red de distribuciónEl tendido de la red de distribución consta de los siguientes elementos:
1.llaves de paso2.purgadores3.Grupo de filtro,regulador y lubricador4.Enchufes rápidos con cierre automático5.Manguera para aire comprimido
Llaves de pasoSirven para poder manipular en los distintos ramales y serán como mínimo de igual diámetro al de la tubería, pues conviene que no haya estrangulamientos de paso de aire, ya que ello produciría una pérdida de presión.
Purgadores
Se instalan para la evacuación del agua y de las condensaciones que se producen en la instalación de aire, es conveniente que estos sean automáticos.
Grupo de filtro, regulador y lubricadorLos reguladores de presión y lubricadores se colocaran para mantener la presión constante, sin fluctuaciones, y para lubricar los elementos neumáticos respectivamente, consiguiendo así un rendimiento óptimo de los receptores y sin provocar un acortamiento de su vida.
Enchufes rápidos con cierre automáticoEstos tienen la propiedad de abrir el paso del aire comprimido en el momento en el que se acoplan a ellos la toma y se cierra en el momento en el que se desacoplan.
Manguera para aire comprimidoIndicada para resistir la presión de trabajo y realizada en material plástico flexible.
Para su elección atenderemos a los siguientes puntos:
o Gastar sólo mangueras de la mejor calidad. o No usar mangueras de diámetro pequeño en tramos largos
o No usar mangueras de superficie porosa con defectos o parches.
1.Este material es utilizado en En hospitales, producción de alimentos y en la industria química. R:Acero inoxidable
2. Estos circuitos Se usan en instalaciones con consumos intermedios o altos. la presión se mantiene más uniforme.Circuitos cerrados
3.¿En qué depende el tamaño del acumulador?(mencione mínimo 2).Caudal de suministro del compresor Consumo de aire (Constante e intermitente) La red de tuberías (volumen suplementario)TIpo de regulacion. La diferencia de presión admisible en el interior de la red:
4.-¿De qué elementos consta el tendido de la red de distribución?llaves de pasopurgadoresGrupo de filtro,regulador y lubricadorEnchufes rápidos con cierre automáticoManguera para aire comprimido
5.-Mencione los sistemas que se utilizan en una red principal de aire comprimido circuito abierto,circuito cerrado y redes mixtas
6-¿Qué representa la variable Z?Frecuencia de Conexión/hora7.-Mencione 4 condiciones que debe cumplir una red de distribución
asegurar bajas pérdidas de presiónlimitación de fugasresistencia a la corrosiónpermitir posibles ampliaciones tener un precio reducido
8.-Escriba la cantidad de presión de pérdida que no se debe sobrepasar entre el depósito y el consumidor (represente su respuesta en Bar)
0.1 bar
9.-Cómo se deben de realizar las tomas y conexiones en las bajantes
se realizarán lateralmente colocando en su parte inferior un grifo de purga o un drenaje automático.
10.-Mencione las 2 maneras en que se origina la pérdida de presión en el aire comprimido, mediante los diferentes obstáculos que se presentan en su trayecto
1.En tramos rectos, por el rozamiento del aire comprimido contra las paredes del tubo.
2.En accesorios, originada en curvas, T, válvulas etc.
Coloque los números en su lugar correspondiente
conclusión
Referenciashttp://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm
http://seritiumneumatica.wikispaces.com/Acumuladores.?responseToken=febb5d8c44974aecaaab99b43e341dcf
http://seritiumneumatica.wikispaces.com/Compresores.
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn201.html#seccion12
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1185/1/CD-2634.pdf
https://tecnicayateismo.wordpress.com/tag/calculo-de-aire-comprimido/
http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20Neu/T11%20COMPRESORES.pdf
