1.- INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO...

LAVANDERÍA INDUSTRIAL EN EL POLÍGONO INDUSTRIAL DE ARINAGA (FASE IV), TÉRMINO MUNICIPAL

DE AGÜIMES (LAS PALMAS DE GRAN CANARIA).

INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO 1

ÍNDICE.

1.- INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO. ............................................ 2

1.1.- Objeto del anexo. .............................................................................................. 2

1.2.- Reglamentos de aplicación. .............................................................................. 2 1.3.- Descripción general de la instalación. ............................................................... 3

1.3.1.- Conceptos. .................................................................................................. 4

1.4.- Elementos de la instalación. .............................................................................. 6 1.5.- Diseño y cálculo de las redes de distribución de aire comprimido. ................. 16 1.6.- Necesidades de aire comprimido. ................................................................... 17 1.7.- Dimensinamiento de las tuberías. ................................................................... 18

1.8.- Elección del equipo compresor. ...................................................................... 21 1.9.- Refrigerador. ................................................................................................... 25 1.10.- Depósito acumulador. ................................................................................... 26

1.11.- Secador frigorífico. ........................................................................................ 29 1.12.- Sala del comprensor. .................................................................................... 33




1.- INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO.

1.1.- Objeto del anexo.

Este Anexo tiene como objetivo, definir, diseñar y justificar las instalaciones de

aire comprimido necesarias en la Lavandería Industrial, situada en el polígono

industrial de Arinaga, en el Término Municipal Agüime, en la isla de Gran Canaria. El

documento servirá además de base para garantizar el cumplimiento de cuantas

leyes, normas y reglamentos vigentes sean de aplicación a la Industria de referencia

en cuanto a la presente instalación se refiere.

1.2.- Reglamentos de aplicación.

A las instalaciones proyectadas en este anexo, se justificarán el cumplimiento

específico de los siguientes reglamentos:

- Norma Tecnológica de la Edificación para instalaciones de gas (NTE-IGA).

- Real Decreto 1244/1979, de 4 de abril, por el que se aprueba el Reglamento

de Aparatos a Presión.

- Real Decreto 222/2001, de 2 de marzo, Ministerio de Ciencia y Tecnología

por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la Directiva 1999/36/CE, del

Consejo, de 29 de abril, relativa a equipos a presión transportables. (BOE 03/03/01).

- Real Decreto 769/1999, de 7 de Mayo, por el que se dictan las disposiciones

de aplicación de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo, 97/23/CE,

relativa a los equipos de presión y se modifica el Real Decreto 1244/1979, de 4 de

Abril, que aprobó el Reglamento de aparatos a presión. (BOE nº129 de 31/5/99).




- Instrucción Técnica Complementaria referente a Instalaciones de

Tratamiento y Almacenamiento de aire comprimido (O. 28-6-1988. BOE 8-7-1988)

ITC MIE AP17.

1.3.- Descripción general de la instalación.

La instalación de aire comprimido será de red abierta, y estará constituida por

una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las de éstas, las

terciarias. La poca inversión inicial necesaria de esta configuración constituye su

principal ventaja. La principal desventaja de este tipo de redes es su mantenimiento.

Ante una reparación es posible que se detenga el suministro de aire "aguas abajo"

del punto de corte lo que implica una detención de la producción.

El aire comprimido tiene que llegar desde el compresor hasta la unidad

consumidora en la cantidad correcta y la calidad necesaria y con la presión

requerida. El sistema de distribución se configura normalmente de tal manera que en

la entrada de aire de la unidad consumidora siempre se disponga de la presión

mínima necesaria, sin importar cuán alejada esté dicha unidad.

Es importante antes de iniciar el diseño de la instalación, es dejar claro que el

aire que se va a consumir, deberá ser de primera calidad, por lo que se ha de evitar

la contaminación en los puntos de consumo.

El aire comprimido normalmente está contaminado por tres causas:

- El aire aspirado (polvo atmosférico, humedad contenida en el aire, vapores,

etc.).

- El compresor (aceite, partículas de desgaste).

- El sistema de distribución/red de conductos (óxidos, restos de soldadura, etc.).




La finalidad de la preparación del aire es conseguir que el aire comprimido

tenga la calidad que exige la unidad consumidora. El proceso de preparación del aire

puede clasificarse en tres fases:

- La eliminación de partículas gruesas.

- El secado.

- La preparación fina del aire.

Por lo que inmediatamente detrás del compresor se procede a la eliminación

de las partículas gruesas.

El aire comprimido se ha de preparar lo mínimo posible, aunque debe estar

tan limpio como sea indispensable.

La ejecución de la instalación la realizará una empresa instaladora autorizada,

ejecutándose de acuerdo a lo proyectado y respetando la legislación vigente que se

ha mencionado en este documento.

Dicha empresa realizará en presencia del Ingeniero-Director, a la recepción de

los materiales y una vez ejecutada la instalación, las pruebas necesarias y en

particular las definidas en los artículos 12 y 14 del vigente reglamento.

De igual forma, entregará a la Propiedad un manual de mantenimiento y

localización de averías acompañado de planos, con el visto bueno del Ingeniero-

Director.

1.3.1.- Conceptos.

Antes de iniciar el cálculo propiamente dicho de aire comprimido, estimamos

conveniente definir una serie de conceptos necesarios para dicho cálculo, así como

la descripción de ciertos elementos que componen la instalación.

Los parámetros clave que deciden en una instalación de aire comprimido son:




Presión.

Es la presión a la cual deseamos trabajar, tanto para el caudal de aire

suministrado por el compresor como para el de utilización en la red.

Mientras no se indique lo contrario, al hablar de presiones serán siempre

presiones efectivas, que se cuentan a partir de la presión atmosférica. Los

manómetros industriales miden la presión efectiva.

Por presión absoluta se entiende la suma de la presión indicada en el

manómetro (kg/cm2, atm, etc.) más el valor de la presión atmosférica (en la práctica

se toma 1 kg/cm2). La fórmula es:

Pa=Pe+1

Caudal.

El caudal de aire comprimido que debe suministrar el compresor responderá a

unas demandas que se establecerán después de atender a las especificaciones

técnicas de las distintas máquinas que se van a instalar en esta industria.

El caudal de aire comprimido que debe suministrar el compresor viene

expresado en Nm3/min o en N lts/min, referidos al aire libre por minuto, es decir, aire

en las condiciones normales de presión y temperatura, para ello se antepone la letra

N mayúscula a las unidades, esto es: N l/min.

Pérdida de presión.

La pérdida de presión, se refiere a la pérdida de energía que se va originando

en el aire comprimido ante los diferentes obstáculos que encuentra en su

desplazamiento hacia los puntos de utilización, como son: calderín, refrigerador

posterior, secador, filtros, tuberías, etc.




El conseguir que la pérdida de presión esté entre los límites permisibles será

una de las tareas fundamentales en el momento de concebir una instalación de aire

comprimido.

Se admitirá una pérdida de presión del 2% de la presión efectiva que aporta el

compresor, desde la salida del calderín hasta el punto de utilización.

Velocidad de circulación.

También existe límite para la velocidad del aire, ya que cuanto mayor es la

velocidad de circulación, tanto mayor es la pérdida de presión en el recorrido hasta el

punto de aplicación.

La velocidad máxima del aire para esta instalación será de 8 m/seg en la

tubería principal y en las secundarias. Mientras en las tuberías de servicios la

velocidad máxima de circulación del aire será de 15m/seg.

1.4.- Elementos de la instalación.

La instalación estará compuesta por los siguientes elementos:

- Central de producción.

- Red de distribución.

- Sistema de control y mantenimiento.

Central de producción

La sala de compresores es el centro principal de producción de aire

comprimido desde la cual se envía, por toda la fábrica, dando potencia a los equipos

y elementos accionados por el aire comprimido.

Para su ubicación se ha elegido un lugar cerrado pero bien ventilado y

preferentemente la zona norte, y a la sombra para tomar aire lo más frío posible. Esto




facilita la decantación de impurezas con lo que se evita que, al menos una parte, se

introduzcan en la red de tuberías; además un mejor disipamiento del calor generado

por el compresor, de tal manera que no se produzca un incremento de temperatura

ambiente excesivo.

Para los compresores, se dispondrá de una toma de aire natural, que tomará

dicho aire del exterior de la nave, elevándose, como mínimo 3 m del nivel del suelo.

Cada compresor debe tener su tubo de aspiración independiente, debiendo evitarse

tuberías comunes para varios compresores.

La altura libre del local no debe ser inferior a 250 cm y en cualquier caso la

distancia entre el extremo superior de los equipos una vez instalados y el techo será

de 30 cm como mínimo. Se dispondrá un sumidero sifónico conectado a la red de

saneamiento y acometida eléctrica para la alimentación del equipo. Y en los lugares

donde se sitúe un separador de gotas, este irá conectado a la red de saneamiento,

mediante una tubería.

La central estará compuesta por los elementos siguientes:

- Tomas de aire

- Compresor

- Refrigerador

- Depósito acumulador

- Secador frigorífico




1. Filtro del compresor: Este dispositivo es utilizado para eliminar las

impurezas del aire antes de la compresión con el fin de proteger al compresor y

evitar el ingreso de contaminantes al sistema.

2. Compresor: Es el encargado de convertir la energía mecánica, en energía

neumática comprimiendo el aire. La conexión del compresor a la red debe ser flexible

para evitar la transmisión de vibraciones debidas al funcionamiento del mismo.

3. Refrigerador: Es el encargado de eliminar gran parte del agua que se

encuentra naturalmente dentro del aire en forma de humedad.

4. Depósito Acumulador: Almacena energía neumática y permite el

asentamiento de partículas y humedad.

5. Filtros de línea: Se encargan de purificar el aire hasta una calidad adecuada

para el promedio de aplicaciones conectadas a la red.

6. Secadores: Estará provisto de un by-pass que puntee la entrada y salida

del mismo. Se colocará en la salida del depósito acumulador para eliminar la

humedad residual del aire.

7. Aplicaciones con sus purgas, unidades de mantenimiento (filtro,

reguladores de presión y lubricador) y secadores adicionales.

Los elementos 1, 2, 3, 4 y 5 se ubican en la tubería principal. Su presencia es

obligatoria en todas las redes de aire comprimido. El 6 puede ubicarse en las

tuberías secundarias y el 7 se instala en la tubería de servicio que alimenta las

diferentes aplicaciones.

En las canalizaciones de aire comprimido se intercalarán acoplamientos

elásticos para absorber las vibraciones.




El motor de la unidad compresora se conectará eléctricamente a la red del

edificio. También se conectarán a tierra de acuerdo con la NTE-IEP.

El encargado de comprimir el aire, es el compresor, al que debe entrar el aire

lo más frío, seco y limpio posible. Si se aspira aire caliente y húmedo, se produce

una mayor cantidad de condensado.

El aire, al comprimirse, se calienta. Esto se produce porque el aumento de la

energía necesaria para incrementar la presión de P1 a P2 implica un aumento de la

temperatura de T1 a T2.

Debido a esto, a la salida del grupo generador se dispondrá de un conjunto

refrigerador compuesto por un refrigerador, un separador provisto de purgador, para

la eliminación de condensados y un filtro.

Dicho refrigerador tiene como objetivo disminuir la temperatura del aire luego

de la compresión, ya que el aire después de ser comprimido puede quedar 100%

saturado. Al tener lugar una disminución brusca de temperatura se presentaran

condensados, por lo cual podemos decir que este equipo sirve también para

disminuir la cantidad de agua contenida en el aire.

El refrigerador no es más que un intercambiador de calor en el cual el

elemento que pierde calor es el aire comprimido, mientras que el medio que lo gana

es el refrigerante, usualmente aire o agua.

Después de dicho refrigerador se instala un depósito acumulador en conjunto

con un refrigerador para enfriamiento del aire comprimido, separados ambos por

medio de un filtro que retendrá las partículas sólidas.

El depósito acumulador permite absorber las pulsaciones inherentes al

sistema de compresión y reciprocante. También absorbe sobrepicos de consumo alto

y de corta duración ocasionados por aplicaciones que requieren grandes cantidades

de aire en periodos cortos de tiempo; permitiendo de esta manera no tener un

compresor sobredimensionado para satisfacer las demandas.




Para la conexión del depósito a las canalizaciones de aire comprimido se

utilizará acoplamientos antivibratorios. Se instalará una conducción para la

evacuación de condensados del depósito a la red de saneamiento.

Se colocarán dos filtros de línea, uno próximo al depósito acumulador,

después de este, y el otro en la canalización de salida de aire comprimido en la

central hacia la red de distribución.

Si no se utiliza un compresor exento de aceite, se obtiene una mezcla

comprimida de aire y aceite. Ese aceite tiene que extraerse del aire mediante un

separador y, a continuación, refrigerarse.

Para que los elementos de mando y los elementos funcionales neumáticos no

se transformen en “elementos hidráulicos”, se secará el aire comprimido. El secado

es el proceso más importante de la operación de preparación del aire. Secando bien

el aire se evita la corrosión de los tubos y de los elementos neumáticos. El criterio

que se aplica para medir el secado del aire es la temperatura del punto de

condensación. Cuanta más alta es la temperatura del aire comprimido, más agua

puede contener el aire (cantidad de saturación).

El secador estará provisto de un “by-pass” que puntee la entrada del secador y

la salida del mismo, para eliminar la humedad residual del aire.

Se recurrirá al método de secado por frío. En ese caso, la temperatura del aire

disminuye por efecto de un agente refrigerante. Así se forma condensado y

disminuye el contenido de agua del aire. El aire se refrigera al fluir en el sentido

contrario de un agente refrigerante. Este proceso de refrigeración suele realizarse en

varias fases (refrigeración previa aire-aire y refrigeración principal aire-agente

refrigerante).

El punto de condensación es de aproximadamente +1,5 °C. Si la temperatura

de la red no baja de 3 °C, la red de aire comprimido ya no contiene agua.




A continuación del secador se dispondrá de un filtro de lubricación de aceite y

una válvula reguladora de presión.

Red de distribución

Comprende el conjunto de canalizaciones, filtros y elementos de corte y

regulación situados en la central de producción y las válvulas de toma que permiten

la conexión de los equipos utilizadores.

Cuando los equipos de consumo utilicen el aire comprimido a una presión

inferior a la de producida por el compresor, se intercalará en la canalización la

correspondiente válvula reguladora de presión.

Las canalizaciones de distribución se separarán como mínimo 5 cm de otra

canalización, respetándose en cualquier caso las separaciones respecto a las

canalizaciones eléctricas que se prescriben en el correspondiente reglamento del

Ministerio de Industria y Energía.

Las canalizaciones horizontales se dispondrán vistas y tendrán una pendiente

descendente en el sentido del aire comprimido del 2%, para poder desalojar el agua

acumulada dentro de la instalación; para ello se colocará una purga al final de la

tubería y en un lugar que resulte cómodo para su manejo. En el extremo de cada

ramal de acometida se colocará una válvula de toma a una altura sobre el suelo

comprendida entre 120 y 150 cm.

La conexión de los ramales de trabajo a la tubería principal se hará por la

parte superior para evitar que la posible agua acumulada penetre en los equipos.

También se instalarán válvulas de esfera en cada una de las tuberías que

abastecen a los equipos con el fin de que éstos puedan ser revisados sin que ello

afecte al resto de la instalación.




El material elegido para las tuberías es el aluminio de la casa comercial Legris.

Características Técnicas.

Presión máxima de servicio:

- 16 bar – para la gama de temperaturas, rogamos nos consulten

- 13 bar de -20°C a +60°C

Nivel de vacío:

- 98,7% (13 mbar en presión absoluta)

Temperatura de utilización:

- De -20°C a +60°C

Buena resistencia a los:

- Aceites de compresores (minerales o sintéticos)

- Ultra-violeta

Temperatura de almacenamiento:

- De -40°C a +80°C

Según la norma UNE 1063 las tuberías que conducen aire comprimido deben

ser pintadas de azul moderado UNE 48 103.

Sistema de control y mantenimiento.

Estará compuesto por el cuadro general de maniobra. El cuadro general de

maniobra irá conectado a la unidad compresora y al depósito acumulador para

controlar manual y automáticamente el funcionamiento de la central. Se conectará

también a tierra de acuerdo con la NTE-IEP. “Instalaciones de Electricidad. Puesta a

Tierra”.




Se dispondrá de varios elementos, que ayudarán a obtener un mejor

rendimiento y cuidado de la instalación, como son los filtros, lubricadores,

separadores de gotas, etc.

Filtros.

Elección del filtro apropiado es fundamental para la calidad del aire. Para

obtener aire comprimido de alta calidad, es necesario prever varias fases de

filtración. Un solo filtro “fino” no es suficiente para obtener aire de calidad

satisfactoria.

Clasificación de los filtros:

- Filtro: Los filtros comunes son capaces de retener partículas de tamaños

superiores a 40 μm o a 5 μm, según su grado de filtración y el tipo de cartucho

filtrante.

- Microfiltro: Estos filtros retienen partículas de tamaños superiores a 0,1μm.

- Filtro submicrónico: Estos filtros pueden retener partículas de tamaños

superiores a 0,01 μm. Sin embargo, antes de pasar por estos filtros, el aire tiene que

haber pasado previamente por otro, capaz de retener partículas de hasta 5μm.

- Filtros de carbón activo: Estos filtros son capaces de retener partículas a

partir de 0,003 μm, lo que significa que pueden retener substancias aromatizantes u

odoríferas. Los filtros de carbón activo también se llaman filtros submicrónicos.

Para conseguir aire de clases de mayor calidad, la filtración de las substancias

sólidas siempre deberá hacerse por fases, para lo que puede montarse, por ejemplo,

un filtro submicrónico detrás de un filtro micrónico.

Para aumentar la duración del filtro de carbón activo, siempre deberá

montarse delante un filtro micrónico y, delante de éste, una unidad de prefiltración.




Al filtrar el aire comprimido también se obtiene agua que se acumula en

calidad de condensado que hay que purgar regularmente. Si la cantidad de

condensado que se obtiene en el filtro de aire comprimido es demasiado grande, es

recomendable utilizar

un sistema con purga automática del condensado.

De esta manera es más fácil controlar y vigilar los filtros. La purga automática

del condensado se consigue de varias maneras:

- Colector de condensado con flotador.

La purga se controla mediante el nivel del líquido. Un flotador abre la válvula

de purga, con lo que puede salir el condensado.

- Colector de condensado con regulación electrónica del nivel.

Un detector capacitivo de nivel emite una señal si el condensado alcanza un

nivel máximo. Esta señal abre electrónicamente una válvula de membrana. A

continuación, el líquido es vaciado por el conducto de salida.

- Colector de condensado con purga temporizada y electroválvula.

Por experiencia se sabe con que frecuencia es necesaria purgar el

condensado. Este tiempo se programa en un sistema de control que abre y vuelve a

cerrar la válvula de purga periódicamente.

Lubricadores.

Los lubricadores se encargan automáticamente de dosificar la niebla de aceite

necesaria. El aire enriquecido con niebla de aceite evita que se produzca una fricción

seca en las partes móviles de los actuadores y las unidades consumidoras y,

además, contribuye a evitar su desgaste prematuro. Sin embargo, sería incorrecto

creer que el aceite procedente del compresor es apropiado para cumplir estas




funciones. Buena parte de la estructura molecular de este aceite se destruye por la

presión y el calor durante la operación de compresión, con lo que se convierte en un

medio ácido muy agresivo. Ello significa que este aceite es completamente

inapropiado para la lubricación de los componentes de la red.

Reguladores de Presión.

Los reguladores de presión tienen la función de mantener constante el nivel de

la presión secundaria (que lleva hacia las unidades consumidoras),

independientemente de las oscilaciones que se producen en el circuito principal

(presión primaria). Si varía la presión secundaria, el funcionamiento de los elementos

de mando y de los actuadores varia de modo inaceptable.

Si la presión de funcionamiento es demasiado alta, aumenta el desgaste y el

consumo de energía es menos eficiente. Si la presión de funcionamiento es

demasiado baja, el rendimiento disminuye y, con frecuencia, las unidades

consumidoras no funcionan correctamente. La presión de funcionamiento se regula

mediante la válvula reguladora.

Unidades de mantenimiento.

Las unidades de mantenimiento son combinaciones compactas, por lo general

compuestas de una válvula de cierre, filtro, válvula reguladora de presión y lubricador

(montaje en ese orden). Estas unidades se montan cerca de las unidades

consumidoras y tienen la finalidad de preparar el aire comprimido.

Al montar los componentes de una unidad de mantenimiento deberá tenerse

en cuenta la dirección del flujo, tal como consta en cada uno de ellos mediante una

flecha indicadora. Además, las unidades de mantenimiento también pueden incluir

componentes de seguridad y de control.

Separador de Agua.




El separador de agua se encarga de eliminar las gotas de agua acumuladas

en la red de tuberías. Es absolutamente necesario efectuar los trabajos de

mantenimiento con regularidad y en concordancia con las recomendaciones oficiales.

Se colocarán separadores automáticos, debido a sus pocas inspecciones.

1.5.- Diseño y cálculo de las redes de distribución de

aire comprimido.

Los parámetros necesarios para diseñar las redes de distribución son:

- Presión de trabajo.

- Caudal de aire comprimido que debe suministrar el compresor,

que debe circular por cada zona de trabajo.

- Pérdida de presión, pérdida de energía que se origina ante los

diferentes obstáculos.

- Velocidad de circulación, oscila entre 3 y 10m/s.

El montaje de la red será aéreo, pues se consigue una mejor inspección y un

mejor mantenimiento. Las tuberías estarán ligeramente inclinadas (1/200 a 1/400) en

el sentido del flujo del aire.

La red de tuberías estará formada por:

Tubería principal: La línea de aire que sale del depósito y canaliza la totalidad del

aire, tendrá la mayor sección y prevé un posterior crecimiento de la fábrica. La

velocidad máxima del aire es de 8m/s.

Tuberías secundarias: Se ramifican a las zonas de trabajo y de las cuales salen las

tuberías de servicio, también es conveniente pensar en alguna futura ampliación al

calcular su diámetro, la velocidad máxima es de

8m/s.




Tuberías de servicio: o bajantes, son las que alimentan a las herramientas o equipos

neumáticos. Se evitará poner tuberías de servicio inferiores a ½”, ya que si el aire

está sucio puede cegarlas. La velocidad máxima del aire es de 15m/s.

Accesorios: Se debe colocar una llave de paso en los ramales principales y

secundarios, una purga en cada cambio de pendiente o dirección, y una toma de aire

en las tuberías de servicio, que se instalarán en la parte superior de la tubería.

En general la tubería de una red no necesita mantenimiento fuera de la

corrección de fugas que se producen más en las conexiones que en la tubería en sí.

1.6.- Necesidades de aire comprimido.

Para dimensionar una correcta red de tuberías, y del equipo de aire

comprimido es necesario establecer el caudal de consumo en los distintos puntos de

la red. El consumo específico de cada aparato, es el caudal de aire libre requerido

para servicio continuo a la presión dada por el fabricante.

En esta instalación las tomas son:

Consumo Específico. P(bar) Nº Aparatos Q(Nl/m) Túnel de Lavado 100 6 1 100 Secadoras Secuenciales 5,5 6 4 22 Prensa 52,8 6 1 52,8 Introductor 160 8 1 160 Plegadora 300 8 2 600 Introd. Transfolder 165 8 1 165 Plegadora toallas 155 8 3 465 1.564,8 (Valores de consumo de la maquinaria del proceso)

Para determinar la capacidad del compresor es necesario conocer el

coeficiente de simultaneidad del conjunto de la planta.

El coeficiente de simultaneidad es de un 90%, puesto que es muy probable

que funcionen varios equipos a la vez.




Teniendo en cuenta el coeficiente de simultaneidad para el conjunto de la

planta:

Consumo de aire = 1564,8 · 0,9 = 1408,32 N l/min

Por lo que respecta a la capacidad del compresor, hay que partir del consumo

total de la planta al cual habrá que añadir un 10% por pérdidas de aire admisibles por

fugas, así como sumarle un 20% para posibles ampliaciones, o sea:

Consumo de aire: 1.408,32 N l/min

10% pérdidas por fugas: 140,832 N l/min

20% pérdidas por ampliación: 281,664 N l/min

TOTAL: 1.830,816 N l/min (109,85 m3/h)

1.7.- Dimensinamiento de las tuberías.

Las tuberías deben estar ampliamente dimensionadas, preparando próximas

ampliaciones. Desde el punto de vista de la explotación, no existe ningún riesgo en

que la tubería quede sobredimensionada; la caída de presión será menor y la tubería

intervendrá como depósito de aire.

Para el cálculo del diámetro, se basará en la siguiente fórmula, obtenida del

fabricante.

5

85,13

·

··10·6,1

PP

QLD

Q: caudal en m3/s

P: Presión en Pa.

∆P: Caída de presión que se considerará 10.000 Pa.

L: Longitud en m




Primero se obtendrá G, para continuación entrar en la tabla y obtener ß�.

Seguidamente se obtiene mediante la fórmula la velocidad, y por último el ?�P.

La pérdida de presión no debe sobrepasar un 2% de la presión de trabajo. La

caída de presión en un tubo recto se calcula por la fórmula:

∆P=

?p = Caída de presión en atm o bar.

P o p = presión en atm o bar.

R= constante del gas, equivalente a 29,27 para el aire.

T= temperatura absoluta (t+273).

D= diámetro de la tubería en mm.

L= longitud de la tubería en m.

ß=Índice de resistencia, grado medio de rugosidad, variable con la cantidad

suministrada G, (tabla 13.1, Aire Comprimido. Teoría y Cálculo de las instalaciones.

E.Carnicer Royo).

G = cantidad de aire suministrado en Kg/h = Q (m3/min)1,3·60

V= velocidad del aire en m/s., viene dada por la ecuación:

tuboSp

Qv

1000·

160

S= sección del tubo en cm2.

Q: caudal en m3/s.

El cálculo de las longitudes equivalentes consiste en la sustitución de cada

uno de los accesorios presentes en la instalación tales como codos, tes, válvulas,

etc. por la longitud ficticia de un tramo recto.

Es necesario conocer las pérdidas que se producen en los accesorios, esto se

realiza añadiendo un suplemento de longitud a la tubería que compense la pérdida




ocasionada por dichos elementos. Estas longitudes se recogen en la tabla 4 de la

NTEIGA. (pág. 13).

Pérdidas de los Accesorios Diámetro Nominal de D, en mm.

Tipo Accesorio. <=10 12 15 18 22 28 35 42 Curva a 90º con radio de

curvatura igual a 5D 0,15 0,16 0,18 0,21 0,25 0,34 0,45 0,50

Curva a 90º con radio de

curvatura igual a 3D 0,20 0,23 0,28 0,32 0,37 0,45 0,60 0,70

Codo a 45º 0,10 0,11 0,14 0,15 0,18 0,21 0,28 0,34

Codo a 90º 0,40 0,46 0,55 0,63 0,75 1,00 1,20 1,60

T flujo a 90º 0,80 0,88 1,00 1,12 1,35 1,85 2,10 2,75

T flujo directo 0,21 0,23 0,26 0,30 0,35 0,40 0,45 0,52

Manguito reducción 0,25 0,29 0,35 0,37 0,40 0,50 0,70 0,80

Válvula retención 1,00 1,09 1,25 1,37 1,60 2,00 2,90 3,50

Válvula de bola 0,15 0,16 0,18 0,21 0,25 0,30 0,35 0,45

Válvula de diagrama 0,50 0,59 0,75 0,83 0,95 1,20 1,50 2,00

Conexión en válvula de

toma 0,80 0,88 1,00 1,15 1,50 2,00 2,50 3,00

Longitud Equivalente Le, en m. La siguiente tabla indica los índices de resistencia de ß� para G en kg. de

peso de aire comprimido que circula a la hora.

Como se puede apreciar en la tabla anterior en ninguno de los tramos la

presión es superior al 2% de la presión de trabajo, es decir, no se supera el 0,16 bar;

por lo que se cumple con los requisitos anteriormente expuestos.




G � G � G � G �

10 2,03 100 1,45 6.1.000 1,03 10.000 0,73

15 1,92 150 1,36 6.1.500 0,9 15.000 0,69

25 1,78 250 1,26 2.500 0,89 25.000 0,64

40 1,66 400 1,18 4.000 0,84 40.000 0,595

65 1,54 650 1,1 6. 500 0,78 65.000 0,555

100 1,45 610 1,03 10.000 0,73 100.000 0,52

1.8.- Elección del equipo compresor.

Conocida la presión hasta el tramo inicial de la red, que será de 8 bar, se le

añadirán las pérdidas localizadas en los distintos elementos de la central:

- Secador frigorífico......................0.3bar

- Refrigerador:...............................0.09bar

- Filtros..........................................0.15bar

Lo que supone una pérdida adicional de 0,69bar, puesto que se colocan dos

filtros. Luego la presión mínima que debe suministrar el compresor es de 8,69bar.

Obtenido el caudal de consumo de la instalación, calculado con el coeficiente

de simultaneidad correspondiente. Para evaluar la capacidad del compresor se le

añadirá al valor anterior un 10% para integrar la parte de pérdida de aire del sistema.

También se le añadirá un 20% por posibilidades de ampliación.

El conjunto compresor motor va montado sobre soportes antivibratorios,

fijados sobre una bancada metálica. Esta unidad compresora no necesita de una

instalación con aparatos de soldadura, sino solamente un suelo capaz de soportar su

peso.

Se ha escogido un compresor Rotativo de Tornillo RTB 30, modelo AIR TE/C-

77 o similar, de la marca PUSKA,




CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS.

CONDICIONES DE REFERENCIA

Presión del aire de admisión 1 Bar

Temperatura del aire de admisión 20 º C

Humedad relativa del aire 70 %

COMPRESOR AIR TEC C-77

Presión de trabajo 10 Bar

Caudal según ISO 1217F.A.D. 3.170 Lts./min.

Velocidad de los rotores 5.300 R.P.M.

Presión mínima de trabajo 4 Bar

Presión máxima de trabajo 8 Bar

Máxima temperatura ambiente recomendada 40 º C

Mínima temperatura ambiente recomendada 0 º C

MOTOR ELECTRICO

Potencia nominal 22/30 Kw./ HP.

Velocidad del eje 3.000 R.P.M.

Índice de protección del motor IP 55

Aislamiento clase F

Tensión eléctrica 400 V.

Frecuencia 50 Hz.

CARACTERISTICAS DEL GRUPO

Refrigeración Aire/aire

de la temperatura de salida del aire +10 º C

Volumen de aceite 12,5 Lts.

Contenido de aceite en el aire 3 P.P.M.

Nivel sonoro a 1 m. según CAGI PNEUROP 69 Db.

DIMENSIONES Y PESOS

Largo 6.1.330 mm.




Ancho 815 mm.

Alto 6.1.190 mm.

Peso 435 Kg.

Conexión a la red de aire comprimido 1 1/4 Pulg.

DATOS TÉCNICOS.

La central está compuesta, por un compresor, rotativo de tornillo, de una sola

etapa, con inyección de aceite, modelo C-77; los dos rotores de perfil asimétrico, de

diámetros iguales, están montados en cojinetes de bola y rodillos de poco desgaste.

Prefiltro: Tanto el aire de aspiración, como el de refrigeración, es prefiltrado, por un

prefiltro exterior de fácil desmontaje para su limpieza lo que significa que el interior

de la unidad y el filtro de aire de aspiración, van a permanecer más tiempo limpios,

aumentando la eficiencia de la máquina.

Filtro del Aire: Elemento filtrante de tipo seco, con silenciador y con un 99,9 %

de efectividad para partículas de más de 3 micras.

Bloque del Compresor: El bloque compresor, está equipado con rotores de perfil

asimétrico, lubricados, más grandes que los habituales, aumentando por éste motivo

el rendimiento de un 3% a un 5 %.

El funcionamiento a baja velocidad de rotación, proporciona alta eficacia y

larga duración, así como menor calor en la compresión, minimizando el

mantenimiento, y proporcionando más larga vida a la unidad; mejorando su

rendimiento de un 6 % a un 8%.

Mecanismo de transmisión: La transmisión, se realiza con correas autoventiladas,

con tensado automático de gran rendimiento y fiabilidad en la transmisión, que no

precisa de ajustes periódicos, permitiendo una total flexibilidad para la gama de

presiones utilizables.




Motor Eléctrico: Motor eléctrico standard, con protección IP 55, clase F, con par

de arranque reducido. Arrancador estrella-triángulo. Trifásico 380 V. Revestimiento

de alta calidad, lavable, resistente al aceite, al agua, e insonorizado. Refrigerado con

el aire de la admisión.

Refrigeración: El optimizado diseño de la conducción de aire, proporciona una

correcta refrigeración, con bajo nivel sonoro. El radiador colocado idóneamente,

permite una refrigeración por convección natural.

El correcto dimensionamiento de los radiadores permite, obtener una baja

temperatura del aire y una correcta temperatura del aceite de inyección, mejorando la

calidad del aire, siendo menor la pérdida de carga y mayor la duración de la

maquina.

Lubricación: Tiene por objeto, conseguir la inyección de aceite en la cámara de

compresión. El aceite es impulsado mediante el aire a presión. El circuito de aceite,

tiene una válvula termostática, que impide al aceite entrar a refrigerarse, hasta que

no alcance la temperatura de funcionamiento óptima. Se abre a los 70 º C.

Separación Aire-Aceite: Se efectúa mediante un sistema de filtración de tres etapas.

En la primera, el aceite es separado del aire de forma mecánica gracias a la fuerza

centrífuga; en la segunda, la separación, se hace por gravedad, y tiene por objeto

almacenar el aceite empleado para la lubricación, y la tercera por doble filtración, que

garantiza la separación completa del aceite del aire comprimido.

El separador aire-aceite, está equipado por los siguientes elementos: Válvula

de seguridad, nivel de aceite, y tapón de llenado y vaciado.

Sistema electrónico de tarjeta ES3000: La tarjeta electrónica de control y diagnosis

ES 3000 permite:




- Gestionar todas las operaciones relativas al empleo del compresor: puesta

en carga, puesta en vacío, parada y rearranque del compresor.

- Realizar el control y el ajuste de la máquina.

- Informar sobre eventuales anomalías.

- Parar el compresor por alarma en curso.

- Visualizar informaciones sobre el programa de mantenimiento de la máquina.

Construcción.

Conjunto compacto, insonorizado, sobre sólido bastidor de acero, patas

antivibratorias, sin necesidad de fundación ninguna.

- Puertas de acceso desmontables que facilitan las labores de mantenimiento.

- Diseñado para fácil transporte, mediante carretilla elevadora.

- Facilidad para canalización y aprovechamiento del aire caliente.

- Revestimiento de alta calidad, resistente al aceite, e insonorizado.

- Cuadro eléctrico con elementos de primera calidad; con todos los elementos

de protección y listo para su conexión a la red.

1.9.- Refrigerador.

Es el encargado de eliminar gran parte del agua que se encuentra dentro del

aire en forma de humedad.

Se coloca inmediatamente después del compresor, reduce la temperatura

unos 25°C, estando preparados para eliminar entre el 50 al 80 % de toda la humedad

que aspira el compresor.

Estos refrigeradores de agua, son del tipo carcaza y tubos, pasando por el

interior de los tubos el aire, y por el exterior a contracorriente el agua.




La temperatura de salida del aire del refrigerador es, aproximadamente, 10ºC

superior a la de entrada del agua de refrigeración, se admiten como temperaturas

óptimas del agua de refrigeración, a la entrada, del orden de 10 a 25ºC.

Llevan como accesorios:

- Termómetro de salida del aire.

- Manómetro.

- Válvula de seguridad.

- Purga manual o automática.

1.10.- Depósito acumulador.

Toda instalación de aire comprimido dispone de un depósito de aire a presión

entre el compresor y la red de distribución, procurando evitar las distancias largas

entre el compresor y el depósito.

La función del depósito de aire es:

- Actuar de distanciador de los períodos de regulación.

- Amortiguar las pulsaciones del caudal de aire salido del compresor.

- Hacer frente de las demandas puntas de caudal sin que se provoquen

caídas de presión.

- Adaptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.

No se debe confundir un depósito con una fuente de energía por aire, pues,

cuando el depósito actúa de acumulador (si se dispone de una reserva de aire

suficiente), es para atender a una demanda de aire instantánea y nunca para

suministrar aire continuamente.

Llevan una serie de accesorios obligatorios:




- Válvula de seguridad, capaz de evacuar el 110 % del caudal del

compresor.

- Manómetro.

- Purgas.

- Abertura para limpieza.

- Racor de toma del sistema de regulación del compresor.

Elección del depósito.

Según la fórmula siguiente

V = 60×Q×k1 ×k2 ×k3

Donde:

Q: caudal suministrado por el compresor en l/s.

K1: Factor de corrección obtenido a partir del factor de carga f del compresor,

definido como relación entre el consumo total y el caudal nominal del compresor.

Cuando el factor esté comprendido entre 0,5 y 1 se entrará en la tabla con el valor

f´=1-f

K2: Factor de corrección obtenido a partir de la diferencia DP entre la presión máxima

que puede suministrar el compresor y la mínima admisible a la salida del depósito

acumulador. Esta presión mínima se obtiene sumando a la presión máxima de

utilización las pérdidas de carga correspondientes al recorrido desde el comienzo de

la red hasta el equipo utilizador correspondiente.

K3: Factor de corrección obtenido a partir del número z de maniobras por hora

posibles de las unidades compresoras, determinado por las características del

arrancador.




Cálculo de K1

Consumo total = 1830,816 N l/min=109,85 m3/h

Consumo Nominal= 3,17 m3/min=52,83 l/s

f= 3,17-1,83= 1,34=K1

Cálculo K2

Pmáx que puede suministrar el compresor= 10 bar

Pmin. admisible a la salida del depósito acumulador=11,03 bar

=11,03-10=1,03

K2=1,03

Cálculo de K3

z de maniobras por hora= 20 ; K3 =0,75

V = 60×Q×k1 ×k2×k3 = 60×52,83×1,34×1,03×0,75 = 3281,22 litros

La presión de máxima es de 10 bares, mientras que el volumen en m3 es de

3,28 m3

El producto de P×V =10×3,28 = 32,8, nos dará un producto de segunda

categoría. Según la norma ITC-MIE AP-17.

Características.

- Adecuados para almacenamiento y distribución de aire comprimido.

- Fabricados con materiales de calidad, soldados por procedimientos homologados.

- Completamente automatizados de acuerdo con la normativa vigente.




- Provistos de los racores normales de uso.

- El recipiente se encuentra protegido por una imprimación de antioxidante exterior.

Características Técnicas del depósito acumulador

Tipo: 3000 DC

Capacidad (l): 3.000

Presión Máx. (bar): 10

Dimensiones (DxH): 1200x3128

Conexión de Agua 0: a-u 3"-2½"; v-s 2"- 1/2"; m-p 1/2"

1.11.- Secador frigorífico.

El aire comprimido, antes de ser distribuido a la red, debe haberse secado

hasta un punto de rocío que sea inferior a la temperatura ambiente en donde se

utiliza, ya que si no ocurre este hecho, nos podemos encontrar con condensaciones

en la red de distribución y en los puntos de utilización, las cuales pueden provocar

una serie de inconvenientes, como pueden ser:

- Corrosión en las tuberías metálicas.

- Entorpecimiento en los accionamientos neumáticos.




- Errores de medición en equipos de control.

- Bajo rendimiento de la instalación.

Se ha optado por un secador frigorífico modelo Smard SC 60 o similar, cuyas

características se presentan a continuación.

Fluído: Aire comprimido ? Carcasa: Acero ? Color: RAL 9002 (blanco) ? Lateral color gris ? Entrada y salida: En la parte superior – En la parte trasera ? Bypass o Fluido refrigerante: R134a – R407c ? Refrigeración: Refrigeración por aire ? Intercambiador de calor: Tubería de cobre – Placa de acero inoxidable ? Instalación: En interior ? Protección IP: IP 44 ? Indicador de punto de rocío: Analógico ? Led analógico – Digital o Digital con alarma de temperatura o Digital con un contacto libre o Purga de condensados: Purga de condensados con temporizador ?� Purga de condensados mediante control de nivel tipo Bekomat o Tensión de alimentación: 230V 1 fase 50 Hz ? Tensiones de alimentación

alternativas o ?: Estándar o: Opcional – : No Aplicable




Datos de diseño* Mínimo Diseño Máximo SC 83 Presión de entrada* (bar) 2 7 16 ? Temperatura de entrada* +2ºC +35ºC +55ºC ? Temperatura ambiente* +2ºC +25ºC +45ºC ? * Utilizar los factores de conversión cuando las condiciones sean distintas a

éstas. Ver la tabla de la página siguiente.

Salida estándar: 7 bar(g). La capacidad del secador se basa en el volumen de

aire de entrada del compresor a 20ºC, 1 bar(g).

Los siguientes datos deben ser utilizados para convertir las condiciones del

aire de entrada a las capacidades requeridas del secador.

Corrector de capacidad (F1) para diferentes presiones de entrada en bar bar 5 6 7 8 9 10 11 12 Smard SC 60 0.92 0.96 6.1.00 6.1.03 6.1.07 6.1.10 6.1.13 6.1.16 Corrector de capacidad (F2) para diferentes temperaturas de entrada en ºC ºC 35 40 45 50 Smard SC 60 6.1.60 6.1.24 6.1.00 0.82 Corrector de capacidad (F3) para diferentes temperaturas de aire ambiente en ºC ºC 25 30 35 40 45 Smard SC 60 6.1.00 0.94 0.89 0.83 0.78 Corrector de capacidad (F4) para diferentes puntos de rocío en ºC Corrector de capacidad (F4) para diferentes puntos de rocío en ºC ºC 3 5 7 10 Smard SC 60 6.1.00 1,14 1,25 1,35 V2=V/ (F1*F2*F3*F4)

V1=Entrada del secador m3/h.

V2= Capacidad requerida por el secador.




V1= 109,85 m3/h

Presión de entrada (bar): 10 bar ; F1 =1,10

Temperatura de entrada: +50 ºC ; F2 =0,82

Temperatura ambiente: +40 ºC ; F3 =0,83

Punto de rocío: +5ºC ; F3 = 1,14

Así V2= 128,71 m3/h.

Características Técnicas del Refrigerador

Modelo Capacidad * Dimensiones Peso Conexión Consumo de aire Smard 60 180 330 761 525 56 R 1 0,60




1.12.- Sala del comprensor.

La sala de compresor es el centro neurálgico de producción de aire

comprimido. Para su diseño se seguirán las recomendaciones de la NTE-IGA. Para

la ubicación de la sala del compresor se ha elegido la parte más fría del local con el

objeto de tomar el aire exterior de aspiración a la menor temperatura posible.

El depósito de aire del compresor es de 3.000 litros, estando el mismo

adosado al compresor. La sala estará cerrada pero bien ventilada, exenta lo más

posible de polvo y suciedad. Deberán existir rendijas de ventilación con el fin de

establecer una corriente de aire de abajo hacia arriba que elimine el calor generado

por el compresor.

Se procurará que la temperatura de la sala no pase de 30 a 40 ºC. Para que el

rendimiento del compresor sea máximo, el aire deberá entrar lo más frío posible.

La toma de aire del compresor es recomendable que se realice mediante un

tubo de aspiración que salga del edificio, situado a 3 m por encima del nivel del

suelo.

La altura libre del local no debe ser inferior a 250 cm y en cualquier caso la

distancia entre el extremo superior de los equipos una vez instalados y el techo será

de 30 cm como mínimo.

Se dispondrá un sumidero sifónico conectado a la red de saneamiento y

acometida eléctrica para la alimentación del equipo. La altura del muro en todos los

casos será superior en un metro, como mínimo, al punto más alto sometido a presión

del generador o aparato en cuestión.

El riesgo B es el que afecta a locales donde haya personas de modo

permanente o habitual, tales como talleres, salas de trabajo, etc., que pertenezcan al

propio usuario del generador o recipiente.




Los muros de protección serán de bloque con mortero o de hormigón en

masa; para considerar los muros como de hormigón armado habrán de contener,

como mínimo, 60 kilogramos de acero y 300 kilogramos de cemento por metro

cúbico.

Distancias Mínimas Protección Riesgo A Riesgo B Muro de ladrillo mampostería u Muro de hormigón en masa hormigón armado 3 m. 1,5 m. 60 cm. 30 cm. 4 m. 2 m. 45 cm. 25 cm. 6 m. 4 m. 30 cm. 15 cm. 15 m. 10 m. Cerca metálica ligera Cerca metálica ligera

Para distancias superiores a 3 y 1,5 m. en los riesgos A y B. respectivamente,

que no coincidan con las del cuadro, podrán adoptarse los espesores de muro que

presenten resistencia proporcionada, según su distancia, a la de los muros indicados

en el cuadro.

Para distancias menores de 3 y 1,5 m. en los riesgos A y B. respectivamente,

podrán adoptarse protecciones que presenten resistencia proporcionada, según su

distancia, a la de los muros indicados en el cuadro siempre que, previo informe

favorable de la Delegación Provincial del Ministerio de Industria.




Fdo:

José Bailón Peidró

E.S.I.

Sevilla, Octubre de 2010

1.- INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO...

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