Producción De Aire Comprimido

Producción de aire comprimido

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2. Producción de aire comprimido

Una instalación de aire comprimido consta de dos partes: La central compresora donde el

aire comprimido se produce y se prepara convenientemente para su uso y la red de distribución,

que lo transporta hasta el punto de consumo. Este capítulo se dedica a explicar detalladamente el

proceso de producción de aire comprimido, así como el proceso de distribución posterior, que es

necesario para que los grandes beneficios que conlleva esta energía alcancen a todos y cada uno

de los usuarios. Además, al final del capítulo se incluyen algunos apartados dedicados al diseño de

los elementos más importantes de una instalación neumática y un apartado final en el que se

profundiza en los compresores alternativos, los más habitualmente utilizados.

2.1 Central compresora

La misión de la central compresora es producir aire comprimido a una determinada presión

y con unos niveles determinados de limpieza y de ausencia de humedad que garanticen unas

condiciones de trabajo y de durabilidad óptimas. Generalmente consta de los siguientes elementos

(figura 2-1):

Filtro de aire

Compresor

Refrigerador – separador

Depósito de regulación

Secador

El compresor y el depósito regulador son dos elementos imprescindibles en toda central

compresora y en conjunto son capaces de dar respuesta a la demanda de aire comprimido, que en

ocasiones puede ser muy intermitente y variable. El refrigerador – separador y el secador son

equipos destinados a mejorar la calidad del aire y son imprescindibles en instalaciones de entidad.

Sin embargo, las instalaciones menores pueden carecer del secador y las más pequeñas incluso

del refrigerador – separador.

2.1.1 Servicio a consumo variable

Para entender cómo la central compresora es capaz de proporcionar adecuadamente aire

comprimido a una instalación con consumo intermitente y variable, es fundamental tener claro el

funcionamiento del conjunto formado por el compresor y el depósito de regulación.

Como primera idea hay que subrayar que si no se dispusiera de un depósito de regulación,

el compresor tendría que estar produciendo aire comprimido continuamente, incluso con las

máquinas consumidoras paradas, ya que es preciso proporcionar el aire a presión en cuanto se

necesita y con respuesta inmediata. Además, sería necesario regular constantemente el caudal

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proporcionado por el compresor para adecuarlo exactamente al consumo y evitar así fluctuaciones

de presión en la red de distribución.

Con la inclusión de un depósito de regulación en la central compresora la producción de

aire comprimido se hace mucho más flexible y el compresor no tiene que producir aire comprimido

constantemente: El caudal de aire que demanda la instalación es proporcionado por el depósito de

regulación, y el compresor se encarga de reponer el volumen de aire cedido por éste sólo cuando

es necesario. El depósito de regulación es simplemente un depósito con una cierta capacidad de

almacenamiento de aire y en el que la presión se mantiene siempre entre unos valores máximo y

mínimo establecidos. Este hecho hace que la presión en la red de distribución, con la que está

directamente comunicado el depósito, se encuentre siempre comprendida entre dos presiones

determinadas. Otras ventajas que ofrece el depósito de regulación es que es capaz de atender a

consumos extraordinarios de la red y que permite amortiguar las pulsaciones de los compresores

alternativos, que tienen un funcionamiento cíclico discontinuo (apartado 2.14).

FILTRO

COMPRESOR REFRIGERADOR SEPARADOR DEPOSITO

REGULADOR

ELIMINACIÓN

DE IMPUREZAS

SECADOR

130 °C

p = 7 bar

80 g agua/m3

SUCIO

30 °C

AIRE

COMPRIMIDO

AIRE CON

AGUA AIRE HUMEDO

AIRE LIMPIO

ATMOSFERA

RED DE

DISTRIBUCIÓN

ACOMETIDA

EQUIPO DE

USO MANTENIMIENTO

ATMOSFERA

AIRE SECO

p = 0 bar

T = 15 ºC

10 g agua/m3

SUCIO

30 °C

p = 6,9 bar

14 g agua/mLIMPIO 3

p =6,4- 6,9 bar

12 g agua/m3

SUCIO

p =6,3- 6,8 bar

SECO

p =6- 6,5 bar

SUCIO

p =6 bar

LIMPIO

SECO

CENTRAL COMPRESORA

Figura 2-1. Organigrama de una central compresora y de la red de distribución.

El depósito de regulación va vaciándose mientras proporciona aire a la instalación hasta

que en su interior se alcanza la presión mínima establecida. En ese momento transmite una

consigna al compresor para que comience a producir aire comprimido y reponga el volumen que

Producción de aire comprimido

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ha salido para el consumo; mientras se produce la reposición del aire, el depósito puede seguir

proporcionando el caudal de consumo que requiere la instalación. Cuando, como consecuencia del

llenado, en el depósito se alcanza la presión máxima establecida, éste da la orden al compresor

para que deje de producir aire comprimido y empieza a vaciarse de nuevo mientras proporciona el

caudal necesario.

Así pues, el compresor funciona siguiendo un ciclo que está controlado por las

necesidades del depósito de regulación. Se conoce como ciclo de funcionamiento del compresor al

lapso de tiempo transcurrido entre dos consignas para reanudar la producción de aire comprimido

consecutivas. Como ya se ha explicado, el compresor produce aire comprimido sólo en una parte

de su ciclo de funcionamiento.

La anulación y la reanudación de la producción de aire comprimido por parte del

compresor se puede realizar por dos procedimientos:

Automático, con parada del compresor.

Continuo, con el compresor en marcha en todo momento.

El primer procedimiento tiene como única ventaja el ahorro energético, pero el número de

paradas y puestas en marcha debe limitarse para evitar fatigas en el motor, en el aparellaje

eléctrico, en la transmisión y en el propio compresor. Por este motivo, la parada del compresor se

utiliza normalmente tan sólo en compresores pequeños no superiores a los 10 CV de potencia.

La anulación de la producción del aire comprimido sin la parada del compresor se utiliza en

las instalaciones de cierta envergadura y puede conseguirse mediante varios procedimientos. El

más usual es el conocido como puesta en vacío, que consiste en devolver la totalidad del aire

aspirado a la atmósfera sin haber sido comprimido. La potencia consumida durante esta fase

puede oscilar entre el 10 y el 15% de la total.

2.1.2 Acondicionamiento del aire

Como ya se ha mencionado, producir el aire comprimido con unas condiciones

determinadas de sequedad y limpieza es fundamental para que una instalación funcione

correctamente y tenga una vida larga. Sin embargo, hay que tener en cuenta que eliminar casi la

totalidad de la humedad y de la suciedad del aire, además de ser innecesario por lo general, puede

tener un coste económico prohibitivo. Por tanto, el aire comprimido tiene que estar únicamente tan

limpio y seco como sea indispensable.

Gran parte de la suciedad que puede llevar el aire de la atmósfera es eliminada por medio

del filtro que se sitúa siempre en la entrada de la central compresora. De esta manera el aire llega

relativamente limpio al compresor. Sin embargo, dentro de éste se le pueden agregar ciertos

agentes contaminantes indeseados, tales como partículas sólidas y aceite quemado. Las partículas

sólidas se pueden producir por desprendimientos de esquirlas y cascarillas metálicas. El aceite

procede de la lubricación del compresor, donde se calienta e incluso se quema, y es arrastrado por

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el aire en forma de gotas, vapor y partículas sólidas producidas en la quema. Por esta razón los

compresores cuentan en su salida con un sistema para separar el aceite del aire, en el que

además las partículas sólidas precipitan y pueden ser eliminadas. De esta forma el aceite puede

ser reutilizado para la lubricación formando un circuito cerrado.

Desde que el aire comprimido sale del compresor hasta que llega a la red de distribución

pasa por varios filtros y separadores que se encuentran en los elementos de la central. De esta

manera se asegura que el aire llega a la red de distribución con una limpieza adecuada. Sin

embargo, una vez en la red de distribución el aire puede ensuciarse con restos desprendidos de

las tuberías de la instalación, tales como cascarillas de soldadura. Por esta razón, siempre se hace

pasar el aire por un filtro en el equipo de mantenimiento (apartado 2.9.1) antes de ser finalmente

usado.

En lo que se refiere a la humedad del aire, la razón más importante por la que se trata de

eliminar es evitar que en la instalación se puedan producir condensaciones de agua que lleguen a

los elementos de consumo. El funcionamiento y la vida útil de los actuadores

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