Diseño y planificación de un sistema de compresor de aire
El diseño de un sistema de aire comprimido industrial desde cero le ofrece la oportunidad única de optimizar la eficiencia, el ahorro de costes y la fiabilidad a largo plazo. Este artículo le guiará a través de los aspectos esenciales para diseñar un sistema que satisfaga sus necesidades actuales y se adapte a las futuras.
Planificación de un sistema de aire comprimido eficiente
Al diseñar un sistema de compresor de aire, se deben tener en cuenta numerosos parámetros y se deben tomar muchas decisiones para satisfacer los requisitos del operador, la aplicación específica de aire comprimido y lograr los costes operativos más bajos posibles. La instalación también debe diseñarse para adaptarse a futuras ampliaciones en caso de que sea necesario.
Es importante tener en cuenta que las máquinas en sí, así como la planificación e instalación, solo representan una pequeña parte de los costes totales del ciclo de vida. Los costes operativos posteriores, especialmente el consumo de energía, representan la mayor parte de los costes totales. Por este motivo, toda la planificación debe centrarse en una tecnología eficiente y de fácil mantenimiento, desde los compresores y el sistema de tuberías hasta los secadores de aire comprimido y los filtros. El tipo de tecnología de aire comprimido que se debe utilizar, por otro lado, depende de la aplicación o de los procesos que requieran el aire comprimido.
Paso 1: Definir las condiciones del emplazamiento
Para garantizar un rendimiento eficiente de las tuberías y del sistema en grandes instalaciones, es mejor colocar la planta de aire comprimido donde permita un enrutamiento sencillo de la red de distribución. Lo ideal es que esté ubicado cerca de equipos auxiliares como bombas, ventiladores o incluso cerca de la sala de calderas. Esta configuración hace que el servicio y el mantenimiento sean más rápidos y accesibles.
El edificio elegido debería contar con un equipo de elevación capaz de manipular los componentes más pesados de la instalación del compresor, normalmente el motor eléctrico. Como alternativa, el acceso a una carretilla elevadora puede servir para este fin. También debe tener suficiente espacio en el suelo para la instalación de un compresor adicional para futuras ampliaciones. Además, la altura libre debe ser suficiente para permitir la elevación de un motor eléctrico o similar, en caso de que sea necesario.
Debe haber un drenaje de suelo o dispositivos similares para gestionar la condensación del compresor, el refrigerador posterior, el depósito de aire, los secadoresy otros componentes. El desagüe del suelo debe instalarse de acuerdo con la legislación municipal.
Paso 2: Estimar la demanda de aire
Conocer los requisitos de caudal y presión para su instalación es clave a la hora de elegir un compresor de aire. La presión y el caudal son términos que se utilizan con mucha frecuencia al hablar de sistemas de aire comprimido.
- Presión: se refiere a la cantidad de fuerza necesaria para realizar una cierta cantidad de trabajo en cualquier momento dado. Se puede medir en libras por pulgada cuadrada ( psi ) o bar (medida métrica de presión).
- Caudal: determina la rapidez y eficiencia con la que un compresor completa una tarea, en función de la duración requerida. Se mide en pies cúbicos por minuto ( cfm ), litros por segundo ( l/s ) o metros cúbicos por hora ( m³/h ) dependiendo de su ubicación.
Para calcular su demanda total de aire comprimido, enumere todos los consumidores de aire comprimido (herramientas, máquinas, sistemas) junto con sus requisitos de presión y caudal. Utilice los datos del fabricante o los valores estimados. Cuando sea posible, compare con instalaciones similares.
Después de sumar las necesidades individuales, aplique un «factor de simultaneidad» para tener en cuenta el funcionamiento no continuo. Asegúrese de incluir un margen para fugas, desgaste y expansión futura.
Las diferentes herramientas y aplicaciones requieren niveles específicos de caudal y presión. Estos son los requisitos de aire típicos para herramientas comunes y aplicaciones industriales.
| Aplicaciones | Caudal y presión (EE. UU.) | Caudal y presión (métrico) | Herramientas neumáticas | Caudal y presión (EE. UU.) | Caudal y presión (métrico) |
|---|---|---|---|---|---|
| Uso doméstico | 1–2 CFM 70–90 PSI |
0,47-0,94 l/s 4,8-6,2 bar |
Airbrush | 0.5–1.5 CFM 20–30 PSI |
0,24-0,71 l/s 1,4-2,1 bar |
| Pistola pulverizadora | 4–8 CFM 30–50 PSI |
1,89-3,78 l/s 2,1-3,4 bar |
Pistola de clavos | 1–2 CFM 70–90 PSI |
0,47-0,94 l/s 4,8-6,2 bar |
| Chorreado de arena | 6–25 CFM 70–90 PSI |
2,83-11,8 l/s 4,8-6,2 bar |
Inflador de neumáticos | 2–3 CFM 100–150 PSI |
0,94-1,42 l/s 6,9-10,3 bar |
| Diversas máquinas a motor | 3–10 CFM 90–120 PSI |
1,42-4,72 l/s 6,2-8,3 bar |
Llave de impacto | 3–5 CFM 90–100 PSI |
1,42-2,36 l/s 6,2-6,9 bar |
| Sistemas HVAC | 6–12 CFM 80–100 PSI |
2,83-5,66 l/s 5,5-6,9 bar |
Carraca neumática | 3–5 CFM 90–100 PSI |
1,42-2,36 l/s 6,2-6,9 bar |
| Enfriamiento | 3–5 CFM 60–80 PSI |
1,42-2,36 l/s 4,1-5,5 bar |
Perforadora | 3–6 CFM 90–120 PSI |
1,42-2,83 l/s 6,2-8,3 bar |
| Automotriz | 8–15 CFM 90–120 PSI |
3,78-7,08 l/s 6,2-8,3 bar |
Pulverizador de pintura | 6–7 CFM 30–50 PSI |
2,83-3,30 l/s 2,1-3,4 bar |
| Envasado de alimentos y bebidas | 4–10 CFM 70–90 PSI |
1,89-4,72 l/s 4,8-6,2 bar |
Molinillo | 5–8 CFM 90–120 PSI |
2,36-3,78 l/s 6,2-8,3 bar |
Optimice el rendimiento del aire comprimido en entornos complejos
En entornos complejos con múltiples aplicaciones y herramientas que dependen del aire comprimido, una sala dedicada para el sistema de aire comprimido garantiza un rendimiento y una eficiencia energética óptimos. Al equilibrar el suministro de aire en varias demandas, evita las caídas de presión, reduce los residuos y se adapta a los cambios en los patrones de uso en tiempo real.
Paso 3: Dimensione el compresor
La selección del compresor adecuado comienza con la comprensión de sus necesidades de caudal de aire. El caudal se mide en CFM y le indica cuánto aire necesita su equipo para funcionar de forma eficiente. Dado que cada herramienta o máquina puede necesitar una cantidad diferente de flujo de aire, es importante elegir un compresor que se adapte a sus aplicaciones específicas.
A continuación, considere la presión de funcionamiento requerida, medida en PSI. Las tareas como las herramientas neumáticas o la pintura por pulverización suelen requerir diferentes niveles de presión para trabajar de forma eficaz. No olvide tener en cuenta las posibles caídas de presión causadas por filtros, secadores o tuberías largas.
También es importante observar la aplicación en general. Algunos usos pueden requerir una mayor calidad del aire o una presión más constante. Por último, considere la potencia del compresor, medida en caballos de fuerza o kilovatios. Aunque la potencia importa, debe respaldar las necesidades de flujo de aire y presión que ya haya definido, no impulsar la selección por sí sola.
Paso 4: Seleccionar accesorios y controles
La configuración correcta del equipo depende totalmente de su aplicación. Algunas operaciones pueden requerir compresores exentos de aceite para proteger procesos sensibles, mientras que otras pueden confiar en modelos con inyección de aceite.
La elección entre compresores de velocidad fija y compresores con accionamiento de velocidad variable (VSD) depende de varios factores, incluido el grado de estabilidad o fluctuación de su demanda de aire. Los compresores VSD suelen ser más eficientes en aplicaciones con demanda variable, mientras que las unidades de velocidad fija pueden adaptarse a operaciones con una carga constante. Además, el nivel requerido de pureza del aire debe guiar su selección de filtros de aire y sistemas de secado.
Los secadores de aire eficientes, los filtros de alto rendimiento y las configuraciones integradas pueden mejorar la fiabilidad general del sistema, reducir el mantenimiento y ahorrar espacio, especialmente cuando se adaptan a sus requisitos de presión y caudal.
El tiempo de inactividad también se puede evitar utilizando un sistema de control de compresores. Un sistema de control central puede gestionar varios compresores. Equilibra las horas de funcionamiento entre las unidades para reducir el desgaste, agiliza las tareas de mantenimiento y sustituye a la perfección cualquier unidad defectuosa o fuera de línea, garantizando una presión constante y una producción ininterrumpida.
Consejo profesional: minimizar los costes totales del ciclo de vida
Un coste de compra más bajo puede parecer una gran cosa, pero puede conducir a mayores gastos a largo plazo. A menudo, merece la pena gastar un poco más por adelantado, especialmente cuando el compresor es más eficiente y fácil de mantener.
Lograr una reducción del consumo de energía es clave, ya que el uso de energía puede representar hasta el 80 % del coste total de la vida útil de un compresor.
Por eso es importante elegir tecnología y equipos diseñados para ahorrar energía. Desde compresores de accionamiento de velocidad variable (VSD) hasta sistemas de recuperación de calor, la selección de los componentes adecuados desde el principio reduce los costes operativos y la huella medioambiental.
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