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Sistema de aire comprimido

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Sistema de aire comprimido

Sistema de aire comprimido 2021

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El aire comprimido es el aire mantenido bajo una presión superior a la atmosférica. El aire comprimido es un medio importante para la transferencia de energía en los procesos industriales, y se utiliza para herramientas eléctricas como martillos neumáticos, taladros, llaves inglesas y otros, así como para atomizar la pintura, para hacer funcionar cilindros de aire para la automatización, y también puede utilizarse para propulsar vehículos. Los frenos aplicados por aire comprimido hicieron que los grandes trenes ferroviarios fueran más seguros y eficientes de operar. Los frenos de aire comprimido también se encuentran en los grandes vehículos de carretera.

Los buzos utilizan el aire comprimido como gas respirable. Puede ser transportado por el buceador en una bombona de alta presión o suministrado desde la superficie a menor presión a través de una línea de aire o un umbilical del buceador[1].

A mediados del siglo XIX, a diferencia del vapor, el aire comprimido podía transportarse por tuberías durante largas distancias sin perder presión debido a la condensación. Una de las primeras aplicaciones importantes del aire comprimido fue la perforación del túnel de Mont Cenis, en Italia y Francia, en 1861, donde una planta de aire comprimido de 600 kPa (87 psi) proporcionaba energía a las perforadoras neumáticas, aumentando la productividad en gran medida con respecto a los métodos de perforación manuales anteriores. Las perforadoras de aire comprimido se aplicaron en las minas de Estados Unidos en la década de 1870. George Westinghouse inventó los frenos de aire para los trenes a partir de 1869; estos frenos mejoraron considerablemente la seguridad de las operaciones ferroviarias[4] En el siglo XIX, en París se instaló un sistema de tuberías para la distribución municipal de aire comprimido para alimentar máquinas y hacer funcionar generadores para el alumbrado. Los primeros compresores de aire eran accionados por vapor, pero en algunos lugares un trompo podía obtener directamente el aire comprimido a partir de la fuerza de la caída del agua[5].

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Las instalaciones industriales utilizan el aire comprimido para multitud de operaciones. Casi todas las instalaciones industriales tienen al menos dos compresores, y en una planta de tamaño medio puede haber cientos de usos diferentes del aire comprimido.

Entre los usos se incluyen la alimentación de herramientas neumáticas, equipos de embalaje y automatización y cintas transportadoras. Las herramientas neumáticas suelen ser más pequeñas, más ligeras y más manejables que las eléctricas. Además, ofrecen una potencia suave y no se dañan por sobrecarga. Las herramientas neumáticas tienen la capacidad de controlar la velocidad y el par de forma infinita, y pueden alcanzar la velocidad y el par deseados muy rápidamente. Además, a menudo se seleccionan por razones de seguridad, ya que no producen chispas y tienen una baja acumulación de calor. Aunque tienen muchas ventajas, las herramientas neumáticas suelen ser mucho menos eficientes energéticamente que las eléctricas. Muchas industrias manufactureras también utilizan aire y gas comprimido para operaciones de combustión y procesos como la oxidación, el fraccionamiento, la criogenia, la refrigeración, la filtración, la deshidratación y la aireación. La Tabla 1 enumera algunas de las principales industrias manufactureras y las herramientas, el transporte y las operaciones de proceso que requieren aire comprimido. Sin embargo, para algunas de estas aplicaciones, otras fuentes de energía pueden ser más rentables.

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Conocer a fondo cómo funciona el sistema de aire comprimido de su planta y qué fuerzas influyen en él le ayudará a mejorar su rendimiento. El rendimiento global de un sistema de aire comprimido puede ser tan bajo como un 10-15%. La figura siguiente muestra dos componentes principales de la ineficacia; uno es el del aire desperdiciado debido a las pérdidas por fugas, demanda artificial y usos inadecuados. El otro se debe al calor de compresión. Con algunos conocimientos básicos, se puede recuperar hasta el 90% de ese calor para utilizarlo en su operación.

Es simple física que la compresión del aire desprende calor. La energía térmica se concentra en el volumen de aire que disminuye. Para mantener las temperaturas de funcionamiento adecuadas, el compresor debe transferir el exceso de calor a un medio de refrigeración antes de que el aire salga al sistema de tuberías. Hasta el 90% de ese calor puede recuperarse para su uso en la operación. Si puede complementar o sustituir la electricidad, el gas o el aceite necesarios para crear agua caliente para los lavabos, o dirigir el aire caliente a un espacio de trabajo, un almacén, un muelle de carga o una entrada, el ahorro puede ser realmente considerable. Las posibilidades de recuperar este calor residual mediante aire caliente o agua caliente son buenas. El retorno de la inversión para la recuperación de energía suele ser de uno a tres años. Además, la energía recuperada mediante un sistema de refrigeración de bucle cerrado (para los compresores refrigerados por agua) es ventajosa para las condiciones de funcionamiento, la fiabilidad y la vida útil del compresor debido a un nivel de temperatura igual y a la alta calidad del agua de refrigeración, por nombrar sólo algunas.

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