sistemas de aire comprimido

SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO
1. INTRODUCCIÓN
El aire es un gas incoloro, insípido e inodoro que resulta
de la mezcla principalmente de nitrógeno, oxígeno,
argón y vapor de agua. Este gas puede ser utilizado a
escala industrial debido a su facilidad disponibilidad y
seguridad en el manejo de las herramientas
neumáticas.
La manera más expedita de utilizar el aire en
aplicacionesindustriales es mediante la compresión a
niveles de presión superiores a la atmosférica, la cual le
permite agregar energía e incrementar su disponibilidad
para la producción de trabajo. Su uso se ha extendido a
un sin número de aplicaciones, entre las que se pueden
mencionar el manejo de herramientas neumáticas, el
transporte de materiales, el control e instrumentación
de equipos y procesos, laalimentación de procesos de
combustión, la presurización de alimentos, la limpieza
de tuberías, entre otros.

Los principales componentes del aire son el nitrógeno
(78%), oxígeno (20%) y argón (0,9%). Igualmente
pueden encontrarse otros componentes como dióxido
de carbono, neón, helio, xenón y vapor de agua. A pesar
de la baja proporción del vapor de agua, éste es el que
más puede influir enlas condiciones y propiedades de
esta sustancia.

El valor de presión en el aire comprimido, es un
indicador de la energía potencial disponible en este. La
variable presión es determinada mediante la instalación
de manómetros en puntos estratégicos del sistema
(tanque pulmón, salida de compresor, línea de
distribución, admisión dispositivos neumáticos). La
presión suele medirse en psi(pound per square inches),
pulgadas cuadradas de presión o en el sistema
internacional de unidades en Pascales (Pa). Igualmente
la presión debe ser controlada, a través de reguladores
de presión, que permiten adecuar el valor de la misma a
los apropiados para equipos y herramientas conectadas
en el sistema.

Los gases ofrecen un comportamiento gobernado por la
ley de gases ideales, Pυ = RT,en la medida que la
temperatura sea razonablemente alta (temperaturas
superiores a 2 veces la temperatura critica expresada en
grados kelvin) y la presión se encuentre en valores
relativamente bajos (presiones inferiores a 0.1 veces
presión crítica). Una vez estas variables presentan
cambios significativos, la aplicación de dicha ley
conlleva a desviaciones notables en la estimación deelementos propios del sistema de aire comprimido,
como son el volumen del cilindro y el tamaño del
impulsor. Para conservar una relación PυT similar a la de
la ley de los gases ideales, es necesario incluir un factor
de corrección, llamado de compresibilidad.

La expresión para Z, el factor de compresibilidad,
permite establecer que éste es una medición de la
desviación de un gas real conrespecto al
comportamiento de un gas ideal. Para estimar este
factor, se cuenta con tablas y gráficas en función de la
temperatura y la entropía.

El valor de caudal en los compresores es un indicativo
del volumen de aire que estos pueden desplazar. Suele
medirse en m3/s o en cfm (cubic feet per minute), pies
cúbicos por minutos. Esta medida no permite describir
la eficiencia real de lamáquina y es necesario referirla a
condiciones específicas. Para determinar la capacidad
del compresor, puede emplearse un medidor de flujo
(e.g. rotámetro) instalado en la línea de distribución o
midiendo el tiempo que se demore en llenar el tanque
pulmón hasta determinada presión.

La medición de caudal bajo condiciones reales suele
referirse a m3/s (metros cúbicos reales por segundo) o
cfm(pies cúbicos reales por minuto), indicando la
entrega actual del equipo en las condiciones del sitio
donde está instalado, es decir teniendo en cuenta la
altura, temperatura y humedad del lugar, además de los
dispositivos que puedan condicionar el volumen
desplazado (filtros y válvulas de descarga, entre otros).
Cuando el valor de caudal es expresado en metros
cúbicos estándar (Sm3/s)...