Para las empresas que necesitan añadir tuberías de aire comprimido para una ampliación o un nuevo equipo de producción, el diseño de la estructura de las tuberías es fundamental para la eficacia y fiabilidad generales del sistema. Aunque la mayoría de los diseñadores se fijan en los compresores de velocidad variable (VSD) o en los controles para mejorar la eficiencia del sistema, las tuberías siguen siendo un factor importante para la optimización del sistema. La renovación de las tuberías puede contribuir en gran medida a la eficiencia total del sistema.
Hay cuatro aspectos que deben tenerse en cuenta al examinar cómo afectan las tuberías a la eficiencia del sistema:
- Diámetro de la tubería - Las tuberías demasiado pequeñas provocan una gran caída de presión. Si los sistemas pierden presión, las empresas pierden dinero porque necesitan producir más aire para superar la diferencia de presión.
- Falta de diseño del bucle en el colector primario - Esto provoca una sobrepresurización en el lado de suministro para contrarrestar la pérdida de presión.
- Conexiones - Las conexiones deficientes pueden provocar fugas. Si las operaciones pierden flujo de aire, pierden dinero. Cuando el aire se escapa del sistema de aire comprimido, es necesario generar más aire para compensar la pérdida de potencia.
- Materiales de construcción - Algunos materiales de las tuberías son más susceptibles que otros a la corrosión y a una mayor pérdida de presión.
El tamaño importa
Los sistemas de tuberías suelen diseñarse para el caudal previsto en el momento de la construcción original. Puede ser que un sistema haya crecido sin que el sistema de cabecera haya crecido con él, o que las operaciones tengan un problema con el tamaño de las tuberías o los accesorios en la sala de compresores. Las tuberías también suelen estar dimensionadas para el tamaño de conexión del componente, como el tamaño de entrada y salida del filtro o el tamaño de descarga del compresor. Esta estrategia no tiene en cuenta los importantes criterios de caudal, presión o distancia necesarios para la transmisión. Por ejemplo, considere una tubería de 2 pulgadas de diámetro conectada a la salida de un filtro de conexión roscada de 2 pulgadas dimensionado para 1.000 pies cúbicos por minuto (cfm). Si este filtro limpia 1.000 cfm de aire a 100 libras por pulgada cuadrada (psig), la tubería subdimensionada perdería más de 5 psi en sólo 100 pies de tubería, lo que puede costar unos 3.000 dólares al año en energía para superar la diferencia de presión.
Aumentar el tamaño de las tuberías ayuda a reducir la caída de presión y también aumenta la capacitancia del sistema. Aunque el aumento de la capacitancia contribuye a la eficiencia del sistema, también hay que tener en cuenta un aspecto comercial. Si las empresas están diseñando tuberías para caudales de 1 psig o menos por 100 pies de tubería, ese es un tamaño de tubería comercialmente viable, pero otros factores pueden entrar en la toma de decisiones de selección de diámetro.
Bucle de bucle
Si el diseño de la distribución de aire comprimido es un único tronco con ramificaciones frente a un anillo de distribución con ramificaciones, las plantas pueden pensar en cómo llevar una tubería paralela desde el extremo del tronco de vuelta al punto de generación y luego conectarlos en cada extremo, creando un diseño de bucle en la cabecera. Este diseño garantiza la misma presión en cualquier punto del bucle. Un diseño de tronco recto con ramificaciones puede privar de aire al último usuario y crear una situación en la que toda la presión del sistema se eleva de forma ineficaz para superar la pérdida de presión al final de la línea. Se trata de un detalle fundamental, pero a menudo se pasa por alto. Otros problemas también pueden causar la falta de aire del último usuario: Considere un gran evento de aire que ocurre en el sistema. Es una buena idea medir primero para determinar si el usuario recibirá la presión necesaria para la aplicación.
Unión
Otro punto débil en un diseño de aire comprimido puede ser el lugar donde se unen las tuberías. Ya sea una junta, un filtro, un regulador o una válvula, una conexión de aire comprimido es una posible fuente de fugas. Utilizar la junta adecuada y componentes de calidad reducirá al mínimo la probabilidad de pérdidas por fugas. Los estudios periódicos de fugas son una buena práctica y ayudan a formar una buena estrategia de mantenimiento y eficiencia del sistema.
Tipo de tubo bombo
Existen múltiples opciones para el material de las tuberías: hierro negro, cobre, PVC o plástico, aluminio y acero inoxidable. Aunque la tubería de hierro negro no tiene nada de interesante, se utiliza habitualmente para aire comprimido a pesar de que existen alternativas mejores. El hierro negro aloja el aire comprimido en un entorno rico en humedad y oxígeno, lo que acelera la corrosión y, en última instancia, crea una desagradable combinación de incrustaciones y/o lodos que se desplazan por el sistema de tuberías, lo que resulta perjudicial para los valiosos y delicados equipos de producción. El flujo laminar se interrumpe y se crea una caída de presión con la turbulencia. En algunas operaciones se opta por el cobre o incluso un compuesto como el PVC como alternativa. Existen riesgos de seguridad inherentes al PVC cuando se aplica al aire comprimido; las tuberías pueden volverse quebradizas y romperse.
El aluminio no es corrosivo y tiene unos costes de adquisición razonables. Muchos proveedores venden tubos de aluminio diseñados específicamente para aplicaciones de aire comprimido. Hay disponibles diámetros de hasta 10 pulgadas. La tubería de aluminio tiene un orificio liso para una baja resistencia y una baja caída de presión y es resistente a la corrosión. También es ligero y fácil de trabajar, y tiene conexiones sencillas para una instalación más rápida. A menudo, el aluminio tiene una inversión inicial más elevada pero unos costes de instalación más bajos en comparación con otros materiales.
