Diseñar una red de diámetro inferior al recomendado representara perdidas de conducción, caídas de presión y deficiencias en el servicio. Si por el contrario diseñamos una red de diámetro superior al necesario estaremos incurriendo en un gasto innecesario.

Para el cálculo del diámetro eficiente de una red, recomendamos aplicar la siguiente ecuación:

Donde:

• Q= Caudal entregado por el compresor, se expresa en m³/min
• V= Velocidad del aire, se recomienda como valor eficiente 10 m/seg.
• P= Presión de trabajo necesaria, se expresa en Bar.

De esta ecuación obtenemos el valor del área, expresado en cm²
Posteriormente utilizando la ecuación del área de una circunferencia
A=π  x (d/2)²  
Despejamos el diámetro de la red, el cual se obtiene en cm.

Notas.

• El valor obtenido se puede aproximar al diámetro inmediato superior estándar existente.
• Por ejemplo, si obtenemos un diámetro eficiente de 36 mm, se recomienda utilizar el diámetro estandarizado superior, que seria 40mm

La selección de deposito a utilizar es muy importante, seleccionar un deposito pequeño seria limitar el funcionamiento de red, por el contrario uno muy grande seria un gasto innecesario ademas de inutilizar  un espacio de la instalación para siempre.

Recomendamos seleccionar el deposito adecuado aplicando la siguiente ecuación:

Donde :

V= Volumen del deposito, expresado en m³.

• Q= Caudal del compresor ,expresado en m³/min
• DE= Duración del evento de carga , se recomienda 0.25min
• ΔP= Diferencia de presión entre carga y vacío, se recomienda= 2 bar

Notas:

• Los volumenes estándares de depósitos son: (200,300,500,750,1000, 1500,2000,3000,5000) litros
• Se recomienda seleccionar el deposito del volumen inmediato superior al calculado, por ejemplo si el cálculo nos da un volumen de 0.85m³=850 litros , seleccionamos un deposito de 1000 litros.

El proceso de generación de aire comprimido genera constantemente condensados (agua), esto ocurre por la diferencia de temperatura, los condensados son perjudiciales para el aire comprimido, por lo que es necesario extraerlos mediante el uso de purgadores, estos condensados están compuestos por una elevada carga contaminante, debido al contacto del aire con el aceite del compresor, por lo que no se pueden verter a la red pública de alcantarillados.

La legislación vigente Española establece Según el Real Decreto 849/86 de 11 de Abril (Última actualización publicada en el B.O.E. 12 de Septiembre de 2015), se aprobó el Reglamento de Dominio Público Hidráulico. Donde se indica, que se consideran sustancias contaminantes los aceites y grasas con una concentración superior a 10 mg/l. De esta forma todos los condensados procedentes de compresores lubricados (pistón o tornillo) deben ser tratados adecuadamente para evitar dicha contaminación.

Para evitar sanciones por contaminación, y no conformidades en auditorías medioambientales o en Certificaciones ISO, la solución es instalar un separador de agua/aceite, que separa los dos fluidos mediante sedimentación. El aceite se almacena en un recipiente para su posterior reciclado. El agua pasa por un filtro de carbón activado y se puede verter al alcantarillado.

Para conocer el volumen de condensados que genera nuestra instalación podemos utilizar la siguiente tabla.
Esta tabla establece la relación que existe entre la temperatura ambiente y la humedad relativa para la generación de condensados, basándonos en ella podemos conocer la cantidad de condensados que genera una instalación en la diferentes épocas del año, ya que las variables temperatura ambiente y humedad relativa varían en la diferentes estaciones meteorológicas.

Por ejemplo:

• Consideremos una instalación neumática localizada en Madrid, la cual dispone de un compresor de potencia 75 kw , que genera un caudal de 8m³/min.
• Temperatura ambiente 30 ̊ C
• Humedad relativa 41%

Obtenemos que la condensación será de de 12g de agua por m³ de aire generado.
Los separadores de condensados se seleccionan según, el caudal de áire generado por el compresor.

Los purgadores son accesorios muy importantes dentro de los sistemas neumáticos, ya que durante el proceso de generación de aire comprimido, existen variaciones de temperaturas las cuales generan condensación, y por consiguiente un volumen de agua que es vital extraer de la red.

Los purgadores más  comercializados son los modelos siguientes:

• Purgador de boya.
• Purgador temporizado.
• Purgador capacitivo.

Funcionamiento:

Al acumularse un nivel de condensados la carga de agua provoca una presión ascendente realizando una apertura que permite la evacuación de los condensados y el aire, la desventaja de estos purgadores es que con cualquier pequeña partícula existente en la red, no cierran y se quedan  abiertos,  permitiendo escape de aire comprimido.

Ejemplo de cálculo económico por pérdidas de aire:

• Un sistema que funciona a 10 bares, en una abertura de 1mm, ocasiona una pérdida de 92 litros /min, equivalente a una pérdida de 5520 litros/ horas, si los equipos funcionan 8000 horas /año, tenemos que las pérdidas anuales son de   44 160 m³/ año.
• Si estimamos que para generar un m³/min de aire es necesario utilizar 6.5 kw-h, y el coste del kw-h es de 0.1€/kw-h, tenemos que el coste de un m³  de aire comprimido es  de 0.015€.
• Por lo que el gasto anual por mal funcionamiento de un purgador de boya es de 662.4€

Estos se consideran más eficientes que los de boyas, ya que funcionan  de forma planificada,  lo más común es que abran 10 segundos cada 20 minutos, ósea 30 segundos por hora, y  abren haya o no haya presencia de condensados.

Ejemplo de cálculo económico por pérdidas de aire:

• Si estimamos un sistema que funciona a 10 bares
• Coste de generación de  un m³ de aire  = 0.015€
• Diámetro de evacuación 8 mm
• 8000 horas de trabajo por año.
• Caudal perdido 6340 litros / minuto =378m³/hora, en  30 segundos de perdida por hora, el caudal perdido seria =3.15m³/ hora
• Tenemos:
• 0.015€/ m³  x 3.15 m³/h  x  8000h/año  =378  €/año
• Por lo que el gasto anual de un purgador temporizado, por perdidas de aire   sería de 378€

Si valoramos estas pérdidas podemos ver que son inferiores a las de los purgadores de boya, pero aún sigue siendo un coste considerable, ya que si tenemos 6 purgas en la instalación, estaríamos hablando de una pérdida de 2268€/ año.

La eficiencia de este modelo de  purgadores se basa en que no realizan la apertura de forma programada como los temporizados  aunque no existan condensados que expulsar, sino que solo abren cuando existe un nivel de condensados, y cierran inmediatamente que termina  la evacuación, ya que su funcionamiento está basado en la existencia de un contacto que se activa cuando el nivel de condensados llena el vaso existente para su almacenamiento, y se desactiva el contacto una vez que se evacuan los condensados, además estos purgadores presentan un  led lumínico para indicar el caso de presentar alguna anomalía, en algunos modelos está presente la posibilidad de conectar una alarma para avisar en caso de mal funcionamiento, otra de sus importantes ventajas es que su mantenimiento es muy económico.

Las siguientes figuras muestran el esquema de estos purgadores: