Ingeniería en soporte

“La técnica al servicio de la patria”

Neumatica

Depósitos

La función que cumple un depósito en una instalación de aire comprimido es múltiple:

- Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos.

- Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de manera continua, sino intermitente.

- Hacer frente a las demandas punta del caudal sin que se provoque cardas de presión en la red.

 

Por lo general, los depósitos son cilíndricos, de chapa de acero, y van provistos de diversos accesorios tales como un manómetro, una válvula de seguridad y una llave de purga para evacuar los condensados, así como un presostato para arranque y paro del motor.

 

Los depósitos para pequeños compresores suelen ir montados debajo mismo del compresor y el sentido horizontal. Para grandes caudales suelen estar separados, montados después del refrigerador en posición vertical.

 

Los factores que influyen más decisivamente en el dimensionado de los depósitos son:

 

-El caudal del compresor.

-Las variaciones de la demanda.

-El tipo de refrigeración, que determina unos períodos aconsejables de paro o marcha en vacío.

 

Como principio, el caudal del compresor, multiplicado por el factor de utilización aconsejado, debe superar el valor medio de la demanda y la presión debe superar la de utilización.

Acondicionamiento Del Aire Comprimido

La simple compresión del aire en el compresor y la posterior conducción neumática no son suficientes, ya que el aire contiene bastantes  impurezas que pueden causar efectos perniciosos en los, equipos a emplear. Los principales enemigos de toda instalación neumática son: agua, aceite, polvo y suciedad.

 

El aire húmedo puede originar:

 

-Oxidación, causando averías en los elementos de la instalación.

-Excesivo desgaste del equipo neumático, ya que la humedad lava y arrastra el aceite lubricante.

 

Las partículas sólidas en forma de polvo y suciedad son los mayores enemigos de los elementos neumáticos, especialmente de las juntas de estanqueidad. La penetración de polvo y suciedad daña fácilmente los materiales utilizados en las juntas e imposibilita que realicen correctamente su función.

 

La humedad y las impurezas del aire comprimido pueden ser extraídas con la ayuda de aparatos especiales.

 

Eliminación de la suciedad y el agua

 

El acondicionamiento del aire comprimido empieza antes de su compresión. El compresor aspira el aire de la atmósfera a través de un filtro que detiene cualquier partícula grande de polvo presente en el aire. Una buena  localización del compresor puede disminuir la cantidad de humedad.

 

Es conveniente aspirar aire fresco, preferiblemente de aquellos lugares donde no dé el sol dé muy poco, ya que la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener un cierto volumen de aire viene dada por la humedad de saturación, la cual aumenta con la temperatura.

 

El aire producido por el compresor tiene una temperatura elevada, esta todavía cargado de impurezas y, en particular, de vapores de agua y aceite.

 

A continuación del compresor, se instala un refrigerador que ocasionará una disminución de la temperatura del aire a un valor muy inferior al de su punto de rocío, por lo que provoca la condensación de los vapores de agua y aceite y su separación al exterior por medio de un separador de condensados.

 

La condensación que se produce durante la conducción de aire comprimido debido al progresivo enfriamiento, debe ser purgada al exterior de la tubería de conducción antes de que llegue a los elementos neumáticos.

 

Es conveniente, entonces, emplazar los puntos de purga en la instalación. Es condensación puede ser evitada utilizando secadores de aire, los secadores son elementos que separan automáticamente la humedad del aire comprimido en grado suficiente para evitar que se produzca posteriores condensaciones en el circuito.

 

Los secadores pueden ser de dos tipos:

-Secadores frigoríficos.

-Secadores de adsorción.

 

Los secadores frigoríficos operan con un punto de rocío a la presión de trabajo de 20 C, garantizando un alto grado de secado del aire comprimido.

 

Los secadores de adsorción efectúan el secado mediante un adsorbente sólido de naturaleza regenerable que retiene el vapor de agua contenido en el aire comprimido, eliminando este vapor al ser sometido dicho adsorbente a un adecuado proceso de reactivación.

 

Los secadores frigoríficos pueden utilizarse en cualquier tipo de instalación, mientras que los de adsorción se aplican a instalaciones con más control de calidad del aire comprimido.

 

Preparación del aire comprimido

Justo antes de que el aire comprimido alimente los elementos neumáticos, debe ser tratado de nuevo, para mejorar sus condiciones. Es necesario sacar el agua que haya podido condensarse en el último tramo antes de llegar al punto de utilización. El aire comprimido procedente de la red general, además de las pequeñas partículas que no han sido retenidas, en el filtro de aspiración del compresor, contiene otras impurezas procedentes de la red de tuberías tales como residuos de la oxidación, polvo cascarillas.

 

Gran parte de estas impurezas se separan en los recipientes condensación con una adecuada instalación de la red general, pero las partículas pequeñas son arrastradas en forma de suspensión por la corriente de aire.

 

Además se producen fluctuaciones de presión en la corriente de aire Sin embargo, los consumidores deben poder trabajar siempre con misma presión de aire; a lo anterior hay que añadir que las partes móvil de los elementos neumáticos también necesitan una lubricación

 

Las impurezas y el agua en suspensión se retienen mediante un filtro:

Cuando el aire comprimido entra en el filtro, se dirige a través de deflectores direccionales y origina una corriente centrífuga. Las partículas pesadas, líquidas y sólidas, son impulsadas hacia la pared interior del depósito por la fuerza centrífuga.

El condensado desciende hasta el fondo del depósito donde es eliminado por la pura automática o normal. Luego el aire pasa a través del elemento filtrante par, eliminar las partículas sólidas. Una pantalla separadora mantiene un «zona de calma» en la parte inferior del depósito que impide que la turbulencia del aire haga retornar hacia la corriente de aire el líquido obtenido.

Después del filtro, el aire comprimido pasa al regulador o reductor de presión, mediante el cual se regula la presión del aire al nivel requerido.

Cuando no hay presión sobre el muelle de regulación, la válvula del regulador está cerrada. Cuando se gira el tornillo de regulación, se aplica una presión al muelle que es transmitida a la válvula, por la membrana flexible, abriéndola.

El aire pasa entonces al circuito secundario y ejerce una presión contra la membrana. Si la máquina a alimentar está en reposo, el circuito secundario se llena y la presión se equilibra cerrándose el regulador. Si la máquina utiliza el aire, la válvula del regulador permanece abierta y admite el aire necesario para equilibrar la presión del muelle.

Finalmente, se efectúa la incorporación de aceite al aire mediante lubricador, una parte fluye por una válvula, presurizando el depósito. la mayor parte del aire de entrada pasa a través del lubricador por un censor de flujo que permite que el lubricador mantenga automáticamente una densidad constante de aceite.

La combinación del depósito de aceite presurizado y la diferencia de presión producida por el censor de flujo, hacen que el aceite suba por el tubo sifón.

Todo el aceite que pasa queda convertido en una niebla de densidad constante y continua hasta el punto de aplicación.

Figura 2.7 unidad de mantenimiento

 

 El conjunto de los tres elementos (filtro regulador y lubricador) recibe el nombre unidad de mantenimiento.

Accesorios de conexionado.

Juntas empleadas en los cilindros

Uno de los componentes importantes en la construcción de los cilindros neumáticos son las juntas, cuya función es impedir las fugas de aire comprimido entre las piezas mecánicas que configuran el cilindro para que éste permanezca estanco.

Las juntas, según la función que desarrollan, se clasifican en dos apartados: juntas estáticas y juntas dinámicas.

Las juntas estáticas son las que se colocan entre piezas que no están en movimiento. Su función es cerrar herméticamente un volumen o proporcionar uniones perfectas.

Las juntas dinámicas trabajan entre una superficie móvil y otra fija, debiendo, además, conservar las condiciones adecuadas para trabajar como juntas estáticas cuando el cilindro está parado.

Existen diversos tipos de juntas, las más empleadas en neumática son las juntas planas, las juntas tóricas y las juntas de labios. las juntas planas se usan únicamente para aplicaciones estáticas.

Las juntas tóricas, cuya sección es circular, son las más difundidas por sus óptimas características de funcionamiento. Es preferible usarlas como juntas estáticas.

Una vez montadas, estas juntas resultan un poco chafadas, por lo que se adaptan a cualquier superficie irregular mejor que las planas. También se utilizan como juntas dinámicas, especialmente en aquellos casos en que las ventajas de las juntas tóricas se hacen evidentes y en cambio sus desventajas no son graves. En los cilindros neumáticos actúan como juntas estáticas y en las válvulas distribuidoras como juntas dinámicas.

Dibujo de junta tórica ”forma de dona”(derecha),Sección a la mitad de la misma (Izquierda)

Las juntas de labios pertenecen al grupo de las dinámicas, estas juntas se utilizan para conseguir la estanqueidad en los émbolos. Además, en las mismas condiciones las juntas de labios duran más que las tóricas, y esto se debe a la forma de la junta.

En el montaje el labio de la junta ya resulta pretensado, lo que proporciona un cierto cierre. Esta tensión es aumentada por la acción del aire comprimido sobre él. Debido al hecho de que el labio está pretensado, éste va ajustándose a medida que se desgasta.

Dibujo de la sección a la mitad de una junta de labios

Racordajes

 

Es muy importante no olvidar que el aire comprimido que dirigimos a los diferentes componentes del circuito debe ser conducido a través de racordajes y tuberías, en general de pequeño diámetro, que aseguren rapidez en la conexión, que permitan la instalación con ausencia de fugas y que resistan bien la acción de la corrosión, vibraciones y esfuerzos mecánicos.

 

Los tipos o familias de racores de conexión se agrupan en los siguientes apartados:

 

-Racores instantáneos.

-Racores con bicono de compresión.

-Racores con espiga-tuerca moleteada.

 

El tipo instantáneo se utiliza principalmente para tuberías de nylon o poliuretano.

Sección transversal de un racor instantáneo

El tipo de bicono de compresión se emplea indistintamente con tuberías plásticas de nylon, con tubos metálicos de cobre o con tubos de nylon armado interiormente de aluminio.

 

Sección transversal de racor de tipo bicono de compresión

 

El sistema de espiga-tuerca moleteada se emplea con tubos de nylon, PVC y poliuretano, en todo caso para efectuar las últimas conexiones con los tubos de pequeño diámetro.

Sección de un racor de espiga tuerca

Por las necesidades derivadas de conexionar debidamente en pequeños espacios disponibles, por las variantes de diámetro de tubos y por las modalidades de montaje, los racores de conexión de estas tres familias de racores abarcan una larga serie de variantes.

Podemos relacionar, a modo de listado no exhaustivo, los diferentes tipos de racores existentes:

-Racor de entrada recto.

-Racor de entrada codo.

-Racor de entrada codo-giratorio.

-Racor en T tubo-tubo.

-Racor en T con conexión central roscada macho.

-Racor en T con conexión extremo roscada macho.

-Racor en codo tubo-tubo.

-Reducciones.

-Racor orientable (banjo).

-Racor orientable (banjo) doble.

-Pasatabiques.

-Pasatabiques en codo, etc.,

Así hasta completar una muy larga serie de variantes que cubren todas las necesidades de montaje sobre las máquinas.

En la fabricación de estos tipos de racores se emplea como material base: el latón estampado, para asegurar que están exentos de poros, y un niquelado exterior que los protege de la oxidación ambiental.

En el caso de los racores instantáneos, la estanqueidad entre el racor y el tubo se efectúa por medio de una junta tórica, generalmente fabricada en nitrilo. Estos racores instantáneos no deben, en principio, utilizarse en sistemas de frenos de vehículos, por estar afectados de unos requerimientos especiales.

Enchufes rápidos

Los denominados racores instantáneos, permiten un número limitado de conexiones-desconexiones, puesto que la superficie exterior del extremo del tubo queda marcada por las pequeñas huellas que deja la pinza de retención.

Si por la índole del mecanismo se piensa en frecuentes operaciones de conexión y desconexión entonces es necesario utilizar los llamados enchufes rápidos. Estos se agrupan en tres familias principales.

a) Doble obturación. En éstos, al efectuar la desconexión, ambos extremos quedan cerrados por sendos obturadores, impidiendo el escape o el derrame del fluido. Cuando se efectúa la reconexión, se desplazan los obturadores y se restablece el paso. Este tipo de enchufe rápido se emplea, sobre todo, en tubos que transportan líquidos.

b) Simple obturación. Al efectuarse la desconexión sólo uno de los extremos desconectados queda obturado. Este tipo es el más empleado, general- mente, en el conexionado de sistemas de aire comprimido, colocándose en las tomas de utilización.

c) Sin obturación. En esta familia de enchufes rápidos, ambos extremos que- dan sin obturar al efectuarse la desconexión.

Los enchufes rápidos se fabrican en diversos materiales atendiendo a los diferentes fluidos a vehicular. En sistemas de aire comprimido se emplea el latón con uñas de retención en acero inoxidable. Para sistemas hidráulicos de alta presión se emplea el acero al carbono como material base. El acero inoxidable con juntas de estanqueidad interna en materiales que van desde el nitrilo al vitón, pasando por siliconas, teflón, etileno-propileno, etc., se emplea para atender a las necesidades de resistencia a la agresión físico-química del fluido que se precise conducir.

Racores giratorios

En los casos en que es preciso transportar el aire comprimido a zonas de máquinas con movimiento giratorio, es preciso utilizar los racores rotativos

Los racores rotativos se fabrican en dos tipos principales:

-Rotación lenta.

-Rotación rápida.

Los modelos para rotación lenta se fabrican, generalmente, con cuerpo de latón con guía central de acero y la estanqueidad la proporcionan juntas de vitón con perfil de labio.

Estos racores se utilizan sin problemas en instalaciones de aire comprimido o con aceites, pero se desaconsejan en instalaciones de conducción de agua, ya que precisan una lubricación en la zona del contacto rotativo. El perfil de la junta de estanqueidad se desaconseja, generalmente, en instalaciones de vacío.

Los modelos de rotación rápida se construyen con cuerpo de latón y guía central de acero inoxidable con juntas de estanqueidad en nitrilo. Pueden emplearse con éxito en instalaciones de aire comprimido y con cualquier líquido compatible con el acero inoxidable y el nitrilo.

Los modelos adecuados para rotación rápida pueden adaptarse a sistemas de presión o de vacío.

Válvulas de bola

El seccionamiento o aislamiento de diferentes sectores de máquinas debe efectuarse por medio de válvulas de bola, desaconsejándose la utilización de grifos de punzón, compuerta, etc.

La razón de esta preferencia por las válvulas de bola es debida a que desde fuera, con una simple mirada, es fácil saber si la válvula se encuentra en posición cerrada o abierta, lo que es imposible en los otros tipos de válvulas. Las válvulas de bola son fácilmente automatizables por medio de actuadores giratorios, en los cuales el mando de apertura-cierre se efectúa por medio de electro distribuidores adecuados. Las señales de posición abierta o cerrada al exterior les proporcionan finales de carrera magnéticos .

Las válvulas de bola se fabrican en muy diferentes materiales: latón estampado, acero al carbono o acero inoxidable; las juntas de estanqueidad de estas válvulas se fabrican en diferentes materiales para adaptarse a los diferentes servicios según los gases o fluidos a conducir.

En general, en las válvulas de bola el fluido puede pasar en cualquier dirección, salvo que el fabricante indique lo contrario. Con ligeras variantes, estas válvulas pueden utilizarse para gas combustible, vapor saturado y oxígeno. Para estas aplicaciones especiales deben tenerse en cuenta las estrictas homologaciones de las autoridades industriales; en el caso del oxígeno, es preciso un control muy especial que asegure la ausencia en su interior de grasa o aceite lubricante que pueda entrar en combustión espontánea produciendo accidentes graves.