Mejores prácticas para evaluar su sistema de tuberías

Existen tuberías de diferentes materiales cuya elección depende del sistema de aire comprimido y el tipo de operación. En cualquiera de los casos, es importante tener en cuenta que siempre debe evaluarse la máxima eficiencia.

El tamaño adecuado: seleccionar una tubería de tamaño adecuado es fundamental para cualquier sistema de distribución de aire comprimido.

Un tamaño demasiado pequeño para la demanda afectará los niveles de suministro de aire para satisfacer todos los componentes de su red de aire, un elección ineficaz y costosa. La caída de presión será inevitable y el compresor podría trabajar en exceso provocando un desgaste prematuro y requisitos de mantenimiento adicionales. Las pérdidas de presión derivadas de una elección incorrecta de las tuberías también supondrán un aumento de los costos energéticos y acabarán repercutiendo negativamente en el proceso básico de producción del sistema.

Configuraciones de la red de aire comprimido: dado que la generación de aire comprimido puede ser relevante en los costos totales de producción, una red mal diseñada puede aumentar considerablemente los costos de energía, comprometer la integridad del equipo, reducir la eficiencia de la producción y aumentar los requisitos de mantenimiento.

Por el contrario, un sistema de aire correctamente diseñado optimiza la operación y potencializa la "amortización" de la inversión, extendiendo así la vida útil del sistema.

• Bucle o circuito cerrado: es uno de los diseños de sistemas de tuberías de aire comprimido más eficaces. En un sistema de bucle o circuito cerrado el aire fluye en dos direcciones permitiendo la autocompensación de las pérdidas de carga provocadas en los puntos de uso. De esta manera, se reduce la longitud equivalente real de las tuberías y, por ende, disminuye la pérdida de carga. Además, la necesidad de tubería también se ve reducida a la mitad. 

En resumen, la naturaleza combinada del sistema en bucle permite reducir la caída de presión en todo el sistema y suministrar todo el caudal de aire a los equipos posteriores, lo que ayuda a que todos los componentes del sistema funcionen en un nivel óptimo. Las tuberías de derivación se pueden instalar fácilmente desde el bucle de cabecera principal hasta los distintos puntos de uso necesarios.                      

Configuraciones de diseño de tuberías: los tres aspectos principales a la hora de configurar un diseño de tuberías eficiente son:

1. La disminución de las turbulencia
2. La gestión de la velocidad del aire
3. La minimización de la caída de presión

Minimizar las curvas y los cambios de dirección bruscos en el diseño es una de las mejores maneras de ayudar a reducir las turbulencias. En su esencia, la turbulencia es simplemente un flujo de aire en el que el régimen laminar se ve perturbado, es decir, el aire o fluido no discurre de manera lineal si no que presenta variaciones de presiones y velocidades.

Dentro del flujo de aire, los obstáculos, codos, uniones o piezas particulares como caudalímetros, sensores, etc., crean zonas de turbulencia. Las turbulencias tienen un impacto negativo en el suministro de aire lo que supone un desperdicio de energía y dinero, de ahí la importancia de contar con un experto que conozca la dinámica de fluidos y cómo optimizar una instalación de aire comprimido.

Las turbulencias pueden producirse por interferencia directa o indirecta. Un ejemplo de interferencia directa se produce cuando el aire atraviesa un accesorio de tubería (como un codo de 90°), provocando una ralentización o un cambio de dirección significativo.

La interferencia indirecta se produce cuando la velocidad del aire es débil, normalmente debido a un tamaño inadecuado de las tuberías (sobredimensionamiento) o a la contaminación que se ha acumulado en ellas (aumento de zonas de turbulencia y del rozamiento con la tubería).

Piense en las turbulencias cuando vuela en un avión. Las turbulencias tienen una connotación tan negativa que, a menudo, el lenguaje se suaviza y el piloto dice que se va a experimentar un poco de "aire agitado" en lugar de turbulencias.

Previsión de las necesidades de mantenimiento: siempre es inteligente tener en cuenta las futuras necesidades de mantenimiento al planificar su sistema de aire comprimido. En la medida de lo posible, debe haber un sistema de derivación que permita un funcionamiento ininterrumpido mientras se realizan las tareas de mantenimiento o las reparaciones, como también se debe contar con las válvulas necesarias para cortar el flujo de aire donde se requiera, aislando equipos o instrumentos.

Además, el aire contiene humedad que puede condensarse con los cambios de temperatura o por una falla del sistema de secado del aire. El diseño de la instalación con una pequeña pendiente del 1% garantiza que las condensaciones se presenten en los puntos bajos de la misma, como en depósitos dispuestos con purgadores. Revisar los puntos bajos de la instalación puede prevenir corrosiones y reduce el TCO aumentando la vida útil de todos los elementos instalados.

Materiales de las tuberías de aire comprimido: los sistemas de tuberías de aire comprimido se presentan en una amplia variedad de materiales, algunos de los cuales incluyen aluminio, hierro negro, cobre y plástico. Hay materiales que se corroen fácilmente provocando la aparición de residuos y partículas que contaminan la corriente de aire. Otros materiales afectan la pérdida de presión debido a la fricción y su rugosidad interna, así como por la presencia de soldaduras longitudinales y transversales. Otros ofrecen una mejor opción porque tienen bajos coeficientes de fricción, algo muy importante a tener en cuenta para reducir las pérdidas de carga en la tubería. 

• Aluminio: el aluminio es una muy buena opción para las instalaciones de tuberías porque es liviano, tiene una excelente fuerza estructural y es muy resistente a la corrosión. Su interior liso permite reducir las pérdidas en las líneas, y la reconfiguración del sistema de tuberías es extremadamente sencilla si su instalación se traslada o amplía. Aunque el costo inicial de los materiales será mayor que el del hierro negro, el ahorro en la mano de obra de la instalación compensará la diferencia en el costo de los materiales.

• Hierro negro: por su costo moderado y amplia disponibilidad el hierro negro ha sido tradicionalmente una de las opciones de tuberías más comunes, sin embargo, es difícil de instalar y mantener. Con el tiempo, la oxidación y la corrosión internas de la tubería se convierten en un problema ya que la corrosión impide el flujo de aire y las partículas se introducen en la corriente de la tubería, dañando los equipos. Los accesorios y las tuberías son roscados por lo que hay que desmontar grandes tramos de tubería para solucionar las fugas. Si hay que modificar el trazado de las tuberías hay que cortar y roscar nuevos tubos.

• Cobre: el cobre es un material excelente pero algo caro, tiene una pared interna lisa y sin corrosión para una baja caída de presión. La instalación del cobre puede llevar mucho tiempo y requerir la intervención de un instalador autorizado, dependiendo de la normativa de su localidad. El cobre también puede ser inflexible y caro cuando se trata de reconfigurar y hacer cambios en un sistema existente. 

• PVC: liviano y barato, el PVC es también un producto común para las tuberías. Es muy fácil de instalar y las reconfiguraciones no suelen suponer un gran problema. Sin embargo, es un potencial riesgo para la salud laboral bajo presión y altas temperaturas. No cuenta con el respaldo de la OSHA para ninguna aplicación de aire comprimido. Por lo tanto, no es una opción de tubería viable.