Diseño De Red Neumático 511i3h

Diseño de sistema neumático Nuevo Chimbote, diciembre 2018

Consideraciones o

Diseño de circuito neumático 1.2 Objetivos El objetivo del trabajo es diseñar las redes de aire comprimido y de transporte neumático en una empresa metalmecánica “AIR SAC”. Como paso previo a establecer la configuración más adecuada para la red de aire comprimido: - Se identificarán los tipos de máquinas y herramientas a alimentar neumáticamente y se definirán sus consumos - Se definirá la calidad del aire comprimido que se requiere en cada caso - Se determinará el número y tipo de compresores, su distribución en planta, la capacidad de los depósitos de almacenamiento, la configuración de la red de aire comprimido, los componentes del sistema de transporte neumático, etc.

1.2 Cantidad de aire (capacidad) La capacidad del sistema de aire comprimido se determina sumando el consumo promedio requerido por cada una de las herramientas y por la operación de cada proceso en toda la planta, tomando en cuenta factores de carga de cada uno de éstos. Todo sistema puede presentar picos de demanda que se pueden satisfacer a través de tanques de almacenamiento o tanques pulmón; éstos serán más efectivos si se localizan lo más cerca posible de donde se requieran estas altas demandas. Una evaluación cuidadosa de la demanda del sistema nos puede llevar a una adecuada estrategia de control a través de estos tanques, de tal suerte que podamos reducir la capacidad global del compresor a adquirir.

1.3 Configuración de las redes de aire comprimido Existen varias configuraciones para una red de aire comprimido: Red abierta y red cerrada 1.3.1 Conductos Tubería principal: La tubería principal es la que sale desde el compresor, y canaliza la totalidad del caudal de aire. Deben tener el mayor diámetro posible, la mayor sección posible para evitar pérdidas de presión y prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de caudal. Tubería secundaria: Estas tuberías toman el aire de la tubería principal, ramificándose por las zonas de trabajo, de las cuales salen las tuberías de servicio. El caudal que pasa por ellas, es igual a la suma del caudal de todos los puntos de consumo. Tubería de servicio: Son las que surten en sí a los equipos neumáticos. En sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se ubican las unidades de mantenimiento

El caudal de aire necesario para satisfacer las necesidades del local viene dado por la fórmula: Qaire = (nºmáquinas) * (Σ (Qconsumo*Factor utilización))

Siendo el caudal necesario la suma de los caudales anteriores: 𝑄=𝛴= 3110,867 𝑁𝑚3ℎ (3) Coeficiente o factor de simultaneidad (CS) En una planta donde existan una serie de máquinas que utilicen aire comprimido, no todos sus equipos neumáticos funcionarán de manera coincidente, sino que lo harán alternadamente. Por ese motivo la suma de caudales reales consumidos por las máquinas, habrá de multiplicarse por un coeficiente reductor, lógicamente menor que la unidad, denominado coeficiente de simultaneidad (CS).

Criterios para calcular una red neumática. 1. Se debe tener claro el consumo de aire, para lo cual se debe contemplar: Número de maquinas, sus respectivos consumos (m3 /h), tiempo diario de servicio de máquina(s), tipo de trabajo (Continuo, intermitente), presión de salida y trabajo del equipo(s). Perdidas de presión: La perdida no debe superar 0, 1 bar (10KPa) en el consumo total de aire. 2. Cálculos: para el cálculo de redes neumáticas se utilizan nomogramas, los cuales son gráficos que facilitan el cálculo y selección de los elementos y dimensiones de la red de aire. De acuerdo a la presión y caudal requeridos se selecciona el tipo de compresor que satisfaga las necesidades de la red.

3.Disposición de las redes de aire: Una vez establecida la presión, caudal, perdida máxima de presión permitida y velocidad de caudal se dimensiona la instalación y los diámetros de tubería adecuados. 4.Elección del acumulador o capacidad del tanque. 5.Cálculo de diámetro parcial o transitorio de tubería de conducción. 6. Cálculo de perdidas por rios, esto brinda un valor real nominal de tubería 7. El valor obtenido se debe ajustar a valores de tubería comercial.

EJEMPLO DE CALCULO Se necesita calcular una red de suministro de aire para una industria con 8 máquinas neumáticas cuyo consumo es 2094m³ /h.

El sistema requiere una presión de 10 bar, esta presión se calcula sobre un 35% para futuras ampliaciones, el valor pedido es de 13.5 bar. Se ite una caída de presión máxima de 0.1 bar. De acuerdo con el nomograma se requiere un compresor de tornillo helicoidal

Se selecciona el acumulador usando los siguientes datos: * Caudal: 2830m3 /h=47m3 /min Frecuencia de conmutaciones: 15veces por hora. * Diferencia de presión en línea: 0.63 bar

Se calcula ‡ el diámetro parcial de tuberías usando el respectivo nomograma y los siguientes datos: *Caudal: 2830m3* Presión de servicio:13.5 bar.* Perdida de presión establecida: máx. 0.1bar.

Se adiciona al calculo las perdidas por rios, en nuestro caso la cantidad de rios es: 1 válvula de cierre 5 piezas tee 5 compuertas 14 codos a 90 grados Con estos datos y el diámetro parcial de tubería se halla la longitud supletoria

Se suma la longitud supletoria con la longitud parcial de la red: Longitud supletoria: 146mt + longitud parcial de red: 241mt =longitud total final de red de distribución: 387mt. Ahora se calcula el diámetro real de la tubería: 126mm

No obstante, existen diagramas empíricos, que suministran la mayoría de casas comerciales, y que permiten obtener ya directamente la caída de presión en tramos rectos de tuberías en función de la longitud de tubería considerada, su diámetro interior, el caudal de aire que circula y su presión, como se demuestra en el siguiente diagrama:

OTRAS CONSIDERACIONES Adicional a los cálculos anteriores se deben contemplar el aspecto comercial, es decir, que se consigue en el mercado para instalar la red neumática que se necesita. A continuación se dará a conocer varios cuadros con características de tubería rígida y rios comerciales con sus respectivas características para selección. (MARCA FESTO)