3.1 Fuentes internas y externasLas fuentes de contaminación del aire comprimido pueden ser internas y externas a la instalación. El aire almosférico es una gran fuente de contaminación natural, con cantidades de partículas extrañas y polvo que se han de filtrar incluso antes de comprimir el aire Durante la generación del aire comprimido se añaden impurezas como restos de aceites quemados, cenizas y gases, y también durante su distribución, ya que es dificil evitar que los conductos estén completamente libres de óxidos o cascarillas de pintura. Los principales contaminantes son las gotas de agua y de aceite y las partículas sólidas. Cada tipo requiere elementos de depuración diferentes.

AguaA veces sorprende la cantidad de agua que se condesa en una instalación neumática cuando se comprime el aire atmosférico. De hecho, un sencillo cálculo enseña que no se puede hacer nada por evitarlo. La cantidad de vapor de agua que contiene una muestra de aire atmosférico se mide por la humedad relativa en %HR. Este porcentaje es la proporción de agua contenida en el aire respecto de ía cantidad máxima que podna contener en condiciones de saturación a una temperatura determinada. Si en el depósito hay aire saturado, es deor, con un l00 %HR, es inevitable que en su base aparezca agua condensada, que debe purgarse por la válvula de purga situada en el fondo del depósito.

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Partículas sólidasAl igual que con el agua, e independientemente del tipo de compresor, en cualquier sistema de aire comprimido nay partículas sólidas. Hay cuatro fuentes principales de partículas sólidas:

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 varios cientos de micras hasta por debajo de una micra, y el nivel de filtración depende del grado de limpieza necesario para cada proceso en particular.

En general, no es recomendable habilitar una filtración más fina de la estrictamente necesaria porque cuanto más fina resulte la filtración, el elemento de filtrado atrapara mayor cantidad de suciedad y se bloqueará mas rápidamente. El nivel de filtracion aceptable dependcrá de la aplicación y del conocimiento energético relativo al funcionamienlo de la planta En condiciones normales de utilización, conviene cambiar los elementos de filtrado de aplicación general antes de que la caída de presión originada sea mayor de 0,5 bares o durante el mantenimiento periódico anual. Siempre es posible ajustar el periodo para supervisar aplicaciones criticas con la ayuda de un indicador de colmalado.

Los programas de mantenimiento tienen que estar disenados de modo que se asegure que la situación de "último momento" no se llega a producir. De hecho, para algunas aplicaciones ni siquiera scrii tolerable el nivel de caída de presión mencionado, en especial si se encuentra en el punto de generación de un sistema de distribución de aire comprimido, dado que el coste de energía extra es en sí mismo muy elevado.

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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 aceite

La fuente principal de contaminación por aceite en un sistema de aire comprimido se halla en el compresor. Un compresor lubricado por aceitc con una capacidad de 50 dm3/s puede introducir 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 temperaturas durante la compresión del aire y se puede considerar como un contaminante agresivo para el 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 para dejar el aire del sistema en condiciones para alimentar la mayoría de las maquinas y cilindros neumáticos. Sin embargo, en determinados procesos se requiere aire completamente libre de aceite.

Una solución para estos casos consiste en utilizar compresores libres de aceite esto es, sin lubricación por aceite. Aun así, estos compresores producirán aire contaminado con suciedad y agua, por lo que a menudo rcsultará mas económico utilizar compresores con lubricación por aceite junto con refrigeradores posteriores y filtros de aire estándar, colocando únicamente filtros de eliminación de aceite de alta eficacia en los punios del sistema donde se requiera aire libre de aceite.Se asegura de este modo que la cantidad de aire que nccesita tratamicnto especial se mantenga al mínimo, lo cual permitirá trabajar en la zona afectada con un filtro especial más pequeño, en lugar de tener que utilizar un filtro especial de mayor tamaño para la totalidad de la planta.

3.2 Norma estandar internacionalLa Norma Internacional Estándar ISO 8573-1 define las características de calidad del aire comprimido 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 Aceite

Una clase de calidad de aire viene definida por tres números, según la clave incluida en la tabla adjunta. Clave de designación de la calidad del aire

Por ejemplo, 1.7.1 es la clase de filtración que corresponde a un filtro de máxima eficacia.

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Es importante entender que cada aplicación presenta un grado de calidad óptimo que verificará los requisitos funcionales con el menor coste. En función del grado de calidad se eligen 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 de designación 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 la cual la humedad relativa es del 100%. La temperatura del punto de rocío a presión es aquella a la que el aire comprimido se debe enfriar para que el vapor de agua contenido lo sature y condense. La temperatura de rocío cambia con la presión a que se encuentra la mezcla. La temperatura de rocío a presión tiende a ser superior a la temperatura de rocío a presión atmosférica.

Grafico para la conversión de la temperatura da rocio conocida a la temperatura da rocío a presión 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 comprimido comienza incluso antes de su aspiración y también se han recomendado las ubicaciones más adecuadas para las tomas de aire de la sala de compresores o su orientación. A continuación se explican los componentes que preparan el aire comprimido antes de introducirse en la red de distribución.

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Filtración Refrigeración Deshidratación Filtración Filtro de aspiración

El uso de los filtros correctos en su adecuado emplazamiento reduce al mínimo los costes de energía y mantenimiento. Los filtros utilizados antes de la distribución son de aspiración y de linea principal. Ambos suelen ser de cartucho de recambio fácil y disponen de una purga automática de condensados.El filtro de aspiración elimina gran parle de las impurezas que contiene el aire atmosférico y que de otra forma entrarían en el compresor y en la red de aire comprimido. El filtro de aspiración no puede ser excesivamente fino, para no reducir el rendimiento volumétrico del compresorEl filtro de linea principal se situa a la salida del depósito de aire comprimido, ha de ser un filtro de gran capacidad y mínima pérdida de presión, cuya misión es eliminar el vapor de aceite procedente del compresor y, así, evitar su emulsión en la línea principal. También existen 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 es recomendable enfriarlo antes de su uso. Además, si se hace justo después de la compresión también se eliminan las cantidades mas importantes de agua de condensación.Hay básicamente dos tipos de refrigeradores. Se trata de intercambiadores de calor que utilizan aire o agua como medio refrigerante.Los refrigeradores por aire consisten en un intercambiador formado por un haz de tubos, por los que fluye el aire comprimido y por cuya pared externa circula un flujo de aire forzado por un ventilador. En este tipo de refrigeradores la temperatura de salida del aire comprimido es del orden de 20 ºC por encima de la de salida del refrigerante.Normalmente, los refrigeradores por agua consisten en un receptáculo en cuyo intenor se hace fluir el aire comprimido en contacto con un serpentín por el que fluye agua fría a contracorriente. La temperatura de salida del aire es aquí de unos 15 ºC por encima de la de salida del refrigerante,En los casos en que la temperatura de rocío conseguida mediante ei refrigerador no sea suficiente según el nivel de calidad requerido, se pueden instalar secadores para eliminar el vapor de agua sobrante. En países de temperaturas ambiente y grados de humedad relativa típicamente bajos o moderados, raramente se requiere el secado para los sistemas de generación 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 no se encuentran contaminados por agua liquida o aceite (o combinaciones -emulsiones-) y que en la entrada el aire esta a la menor temperatura posible.El proceso de deshidratación puede ser por medio de refrigerantes, adsorbentes o absorbentes.Los secadores refrigerantes se basan en refrigeradores de extracción de calor con motores de refrigeración o compresores frigoríficos -como los frigoríficos caseros El punto de rocío a presión más bajo que se puede conseguir con estos secadores esta limitado por la temperatura de congelación del aire húmedo, que es de 0 ºC -en la práctica, de 2°C. Su mantenimiento es bajo y su coste inicial medio. Su rendimiento mejora bastante si antes se instalan 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

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los atraviesa. Ofrecen la posibilidad de regenerar el material desecante medíanle ciclos combinados de secado v regeneración por calentamiento o flujo de aire seco. Su mantenimiento es bajo, pero su cosle inicial, elevado.Normalmente, precisan de filtros coalescentes en la entrada, pues son muy sensibles a los restos de aceite quemado, Proporaonan e) punto de rocío mas ba)o posible de entre todos los secadores.Los secadores absorbentes se basan en el poder absorbente de determinado material solido contenido en un deposito, y por el cual se hace pasar el flujo de aire comprimido húmedo. El material mirante debe cambíaise de forma regular, ya que el punto de rocio tiende a aumentar 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 que cambiarse de forma regular.

3.4 Unidades FRLEl aire comprimido, una vez distribuido, debe ser tratado por unidades compuestas por un filtro, 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, un regulador de presión y un lubricador. Una forma adecuada de combinar estos componentes es usar un sistema modular.

La misión de una unidad FRL (filtro, regulador y lubrificador) es preparar el aire comprimido justo 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 tenga el valor adecuado y que las finas partículas de aceite arrastradas por el aire lubriquen las partes pesadas de las válvulas, los cilindros y las herramientas.Las unidades modulares permiten conectar el filtro, el regulador y el lubricador de forma sencilla e intercambiable. Se montan sobre soportes para pared ensamblados a la pinza de sujeción rápida y adaptadores de conexión para fijar la tubería rígida. Las unidades pueden unirse y deslizarse por la tubería mediante las quikclamps, y es posible sacarlas rápida y fácilmente para su mantenimiento o sustitución y sin que sea necesario actuar sobre la tubería.

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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 las partículas sólidas más grandes se consigue con unas paletas que hacen girar el aire cuando entra en el depósito. Estas partículas caen hacia el fondo del depósito, mientras que las más pequeñas son retenidas por el material filtrante del cartucho. La limpieza de los contaminantes a presión se puede realizar de forma manual. Si se da un cuarto de vuelta a la válvula situada en el fondo, la rosca del extremo final permite canalizar la purga al exterior. Estos filtros incorporan indicadores de colmatado que pueden ser eléctricos o visuales. De este modo, es posible sustituir el filtro antes de que el caudal disminuya o la pérdida de presión sea inadmisible.

El indicador de colmatado mecánico se vuelve de color rojo cuando la perdida de presión supera un valor determinado comprendido entre 0,3 y 1 bar.

El indicador de colmatado eléctrico es ideal para indicar a distancia cuando hay que reemplazar el cartucho filtrante. Esta señal eléctrica pude generar una señal acústica, y también es posible utilizarla para detener una máquina en aplicacionesdelicadas.

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3.4.2.2 Regulador de presiónEl regulador de presión reduce la presión de alimentación P1 a una presión de trabajo P2 adecuada.

Es frecuente encontrar unidades que combinan filtro y regulador, pues suponen un ahorro considerable en comparación con el precio de dos unidades por separado.

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3.4.2.3 LubricaciónLos componentes neumáticos deben lubricarse para que funcionen mejor y sus juntas tengan una larga vida. Las válvulas, los actuadores y los accesorios de una aplicación típica pueden operar con diferentes proporciones y frecuencias, y requieren proporciones de aceite igualadas. Un lubricador en línea representa un método adecuado de satisfacer esta demanda.En un lubricador, las gotas de aceite se atomizan y forman una fina neblina en el aire que alimenta la aplicación. La cantidad de aceite suministrado se ajusta de forma automática cuando el caudal de aire cambia, de modo que el resultado es una lubricación de densidad constante.Hay dos tipos principales de lubricador: los de niebla, o oil fog, y los de microniebla, o micro fog. 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. En este apartado se describen las características de dicha red en función de su morfología, su tamaño, el material y el diámetro de sus conducciones.

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