Mejora de la eficiencia del sistema de aire comprimido: Parte 3

Las tuberías de un sistema de aire comprimido sirven para una variedad de propósitos. La más obvia es la entrega de aire desde el lado de suministro del sistema al equipo aguas abajo. También proporciona una capacidad de almacenamiento limitada y controla la velocidad de entrada y salida de varias partes del proceso del sistema. Los diversos materiales de plomería que se pueden usar y las muchas formas de ensamblarlos. Hay muchos tipos y estilos de válvulas que se pueden usar en los sistemas de aire. También se pueden utilizar diferentes configuraciones de tuberías para satisfacer una amplia gama de necesidades. Una cosa es segura: hay pocas respuestas directas cuando se trata de plomería y plomería.

Tipos de tuberías y métodos de montaje

Se pueden utilizar muchos materiales de tubería en los sistemas de aire comprimido. Los más comunes son:
• Hierro Negro,
• acero al carbono,
• Acero galvanizado,
• cobre,
• Plásticos (PVC y CPVC),
• ABS y
• Acero inoxidable.

También se puede utilizar cualquiera de varios métodos diferentes de conexión o ensamblaje.(Por supuesto, algunos de ellos solo funcionan con tipos específicos de materiales de tubería). Los más comunes son:
• Soldaduras a tope,
• Soldaduras deslizantes,
• hilo,
• Soldaduras de encaje,
• Calce absorbente de sudor,
• soldaduras químicas,
• bengalas e hilos, y
• Ranurado y sujeción.

El objetivo de un diseñador de plomería de un sistema de aire comprimido debe ser construir un sistema seguro y eficiente que sea fácil de usar y lo suficientemente flexible para satisfacer las necesidades futuras. Al elegir un material, tenga en cuenta que cada material tiene clasificaciones de presión y temperatura. Determinar la temperatura y presión máxima de operación o trabajo en el sistema donde se instalará el material. El código puede dictar requisitos de prueba para su región o aplicación. La mayoría de las pruebas de estallido son del 152 % de la presión de trabajo nominal.

A temperaturas que oscilan entre 175° y 425° F desde el compresor hasta el posenfriador, el aire está completamente saturado con vapor de agua. Si se utiliza tubería de hierro negro Schedule 40 en la línea de descarga entre el compresor y el posenfriador, se acumularán grandes cantidades de óxido de hierro en la tubería debido a la corrosión. Tiene que salir por alguna parte, probablemente por el desagüe del separador. Esto significa que la tubería de drenaje debe ser de gran tamaño, se debe instalar un filtro en Y con una válvula de purga y se debe realizar el mantenimiento de la trampa con frecuencia. La elección de acero al carbono, inoxidable o galvanizado para esta aplicación eliminará la contaminación significativa de las tuberías y no requerirá métodos especiales de plomería o mantenimiento.

Los materiales a base de plástico y ABS son livianos y fáciles de ensamblar, lo que los hace particularmente convenientes para conductos aéreos. Sin embargo, deben ser aprobados por el servicio de aire comprimido. Son resistentes a la corrosión y rentables. Este material es particularmente adecuado para tuberías de entrada donde la entrada es externa, lejos del compresor. También se aplica a muchas instalaciones subterráneas. Algunas normativas locales no permiten el uso de este tipo de tubería en sistemas aéreos debido a los posibles subproductos en caso de incendio. Se deben proporcionar juntas de expansión en este tipo de tuberías a medida que se expanden y contraen debido a los cambios en la temperatura interna y ambiental. Use algún material, hasta 1/4″. Por cada cambio de 10° en la temperatura total con respecto a la temperatura nominal, se debe proporcionar un coeficiente de expansión por cada 10 pies de largo.

sala de compresores

En muchos sistemas más pequeños, la tubería de cobre Schedule L con accesorios K puede ser la mejor opción. Las válvulas pueden montarse en disco o mariposa entre bridas en tubería de cobre. El cobre ACR también puede ser una opción de material sobre el acero inoxidable donde se requiere limpieza y baja porosidad, como un punto de rocío del sistema por debajo de -40 °F. El cobre ya no es económico para tuberías de más de 3 pulgadas.

En sistemas más grandes, el acero galvanizado y el acero al carbono ofrecen una limpieza relativa, pero es más difícil trabajar con ellos que con otras opciones. Un método de ensamblaje especial es ranurado en acero al carbono o hierro negro, lo que brinda la capacidad de prefabricar grandes sistemas de tuberías.

La tubería de entrada es muy diferente de la tubería presurizada. Lo más importante es que el material de la tubería esté limpio y libre de contaminantes como herrumbre u óxidos. También es importante ensamblar las tuberías de tal manera que ninguna pieza pueda moverse y entrar en el compresor. Una buena práctica es instalar un filtro de cono en la brida final antes de la entrada con el cono mirando hacia el flujo de entrada.

Otro problema común es el montaje remoto de la entrada al exterior. Si bien hay muchas razones para instalar una entrada de aire en el exterior, el mantenimiento puede ser difícil. Una vez hecho esto, es especialmente importante instalar correctamente la instrumentación de entrada para que avise al personal de mantenimiento o al operador que se requiere mantenimiento. Pero un mejor enfoque es un filtro de entrada, configurado para montarse en el compresor a través de una conexión remota. Cuando se complete, se debe instalar un prefiltro en la entrada remota para capturar los contaminantes de entrada más grandes. La Figura 1 muestra un ejemplo de un buen enfoque para la instalación remota del portal.

Válvulas de globo y válvulas para tuberías de servicio especial

Muchos tipos de válvulas están disponibles para el servicio de aire comprimido. Los siguientes son los tipos más comunes: bola, compuerta, bola, disco, mariposa, tapón, alivio, descarga, cuña, aguja, tapón y bola con muescas.

Se instala una gran cantidad de válvulas de globo y de compuerta en el servicio de aire comprimido. Sin embargo, serán mi último recurso para usar válvulas de cierre en sistemas de plomería. Tienen la caída de presión más alta de todos los productos enumerados para el servicio de línea y cuestan dos o tres veces más. Las válvulas de tapón tienen una caída de presión de servicio de cierre mínima, pero también pueden ser costosas.

Las válvulas de bola, disco y mariposa son ideales para servicios de cierre en línea en sistemas de aire comprimido. Recomiendo una válvula de bola de flujo total de ½ a 2 pulgadas.tubería. En tuberías más grandes, recomiendo una válvula tipo wafer de compresión o una válvula de mariposa. Las válvulas de mariposa tienen un patrón de pernos en el cuerpo de la válvula que se acopla con la brida adyacente. Las válvulas wafer suelen tener un asiento de anillo ranurado para la junta tórica en el cuerpo de la válvula, que se comprime entre las bridas de acoplamiento cuando se atornillan entre sí.

Las otras seis válvulas, junto con las válvulas de bola, se utilizan principalmente en aplicaciones de punto de uso. Para aplicaciones de alto flujo, las válvulas de acción lenta son la opción más interesante. Pueden ser cargados por resorte y accionados neumática, mecánica o eléctricamente. Después de arrancar, pueden tardar 10 segundos o más en abrirse por completo. Esto no solo aumenta el flujo (reduce el sobrevoltaje), sino que también protege los componentes aguas abajo de ser golpeados cuando la presión pasa de la presión atmosférica a la línea completa. Esta es una opción inteligente para cualquier instalación de punto de uso de alto volumen.

Una válvula de alivio de presión o válvula de drenaje automático está diseñada para aliviar la presión aguas abajo en la posición cerrada. Se utilizan principalmente en subcolectores hasta el punto de uso y están disponibles como válvulas de bola y macho. Otros tipos de válvulas atrapan aire presurizado en tuberías, mangueras, etc. aguas abajo cuando están cerradas. Otra ventaja de este tipo de válvulas cuando están en uso es que, cuando están parcialmente abiertas, expulsan aire y hacen mucho ruido, lo que facilita la resolución de problemas. Las válvulas de cuña, de bola con muescas y de aguja se utilizan para el control de flujo manual en aplicaciones de proceso o recuperación medida.

otros problemas

Una de las preguntas comunes sobre las válvulas y todas las piezas más pequeñas y de uso frecuente en los sistemas de aire es la gran cantidad de tamaños que se utilizan en los sistemas de aire. Disponible en 16 tamaños de 8″.o más pequeño. El número de dimensiones debe reducirse a ½, 1 y 2 pulgadas en válvulas más pequeñas y, en la medida de lo posible, a 3, 4, 6, 8, 10 y 12 pulgadas en válvulas más grandes. Esto limitará el inventario y reducirá la caída de presión en el sistema.

Otro tema a tener en cuenta es la compatibilidad de los componentes de la válvula con los contaminantes y las condiciones del aire, que pueden estar ubicados en partes específicas del sistema. Cuando los ácidos y los gases corrosivos (comunes en aplicaciones industriales, volúmenes pequeños, de 1 a 5 ppm) se combinan con agua en enfriadores o secadores durante la compresión, se forman ácidos líquidos y deben manejarse en sistemas de tuberías y drenaje. Una vez que pasan por el compresor, muchos de ellos usan agua como vehículo. Drenar el agua resolverá efectivamente la mayoría de los problemas.

Considere el tipo de contaminación presente y seleccione los componentes apropiados. Se debe prestar especial atención a los sellos y componentes internos de la válvula. Algunos lubricantes pueden ser muy agresivos con los componentes de caucho, como el Nitryl Buna-N bajo. Un material común que es compatible con la mayoría de los contaminantes del aire comprimido es Viton.

Soportes y soportes para tuberías

Los colgadores en el sistema no deben estar fuertemente sujetos a la tubería. Los colgadores de rodillos son los mejores para conductos de aire de 4″.o más grandeLos colgadores de tubería más grandes también pueden usar aislamiento de resorte entre los contactos del truss y el colgador. Esto minimiza la transmisión de vibraciones negativas y resonancias a los componentes estructurales del edificio y al equipo aguas abajo. Algunos compresores alternativos de carrera más larga requerirán soportes de eje de entrada y salida para evitar efectos de vibración y pulsación en la tubería hacia y desde el compresor. También debe considerar los conectores flexibles, especialmente en los compresores alternativos. El foco debe estar en la dirección de desplazamiento del pistón en el dispositivo. El aislamiento de pulsaciones o vibraciones debe ser perpendicular a las fuerzas opuestas.

R. Scot Foss es presidente de Plant Air Technology, con sede en Charlotte, Carolina del Norte, que se especializa en auditorías y diseño de sistemas de aire. Esta serie de artículos se basa en su libro Compressed Air System Solutions Series. Para pedir una copia, haga clic aquí .

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