CAPITULO 2: DISEÑO Y CÁLCULO DE ELEMENTOS Y CIRCUITOS NEUMÁTICOS 2.4.- DIMENSIONAMIENTO DEL COMPRESOR La selección del tipo de compresor y de su capacidad son parámetros críticos en el diseño de una instalación de aire comprimido. Una acertada elección supone un gran ahorro energético durante el funcionamiento normal de la instalación. Para elegir correctamente el tipo de compresor más apropiado, es preciso conocer el consumo total de aire comprimido, que es aquel que resulta de sumar el consumo de todos los equipos neumáticos conectados en la planta, trabajando a pleno rendimiento. Puesto que todos los elementos neumáticos de una instalación no trabajan generalmente a toda su capacidad al mismo tiempo durante las 24 horas del día, es habitual definir un factor de carga como: (2.20)
Este factor trata de tener en cuenta los consumos intermitentes, para optimizar al máximo los tiempos de arranque del compresor que rellenan los depósitos. En general, se establecen cinco pasos básicos para fijar correctamente la capacidad del compresor. A saber: 1) Estimar el total de consumos de todos los dispositivos que emplean aire. 2) Determinar la presión más elevada que requieran estos elementos. 3) Revisar los ciclos de trabajo y determinar los factores de carga de los elementos. 4) Estimar un valor típico de fugas. 5) Fijar las máximas caídas de presión admitidas tanto para los diversos elementos como para las conducciones. Otras consideraciones que afecten al diseño son las condiciones medioambientales del entorno, la altitud, el mantenimiento que se realizará, etc. Una vez determinado el consumo necesario y la presión demandada al compresor, se ha de elegir el tipo más adecuado para dicha aplicación. En general la figura 2.13 fija los límites de uso de los diversos compresores presentados en el capítulo primero.
Fig. 2. 9 - Rangos de uso de compresores [42]. Como cálculo final, se puede dar un criterio para seleccionar el compresor mediante la obtención de la potencia requerida. Para ello, se ha de disponer de los caudales de entrada (sección 1) y salida (sección 2). Por tratarse de flujo compresible, dichos caudales no son iguales, por lo que la fórmula de cálculo de la potencia será: (2.21)
Donde la presión en la salida (P2) sería el resultado de los cálculos anteriormente expuestos (suma de la presión requerida para realizar un efecto útil más las correspondientes pérdidas de carga) y la presión en la entrada (P1), que habitualmente será la atmosférica (a menos que el compresor aspire el aire de una sala o depósito a presión). Utilizando las expresiones del flujo compresible, se puede reordenar y obtener: (2.22)
Expresión en la que la única variable no definida es ?, es decir, el coeficiente de expansión adiabático, que para el aire tiene un valor g = 1.4. Este valor calculado de potencia media serviría para seleccionar el correspondiente equipo en un catálogo. Existen otras formas de dimensionado y, en general, la decisión se deja al proveedor.
2.4.1.- Grupo compresor Además del dimensionado del compresor, deberíamos elegir el resto de componentes que se encuentran en la sala de máquinas y dimensionarlos también (ver figura 2.8), aunque generalmente es el fabricante el encargado de facilitar toda la instalación necesaria. Vemos en el siguiente esquema los elementos necesarios en la sala.
Fig. 2. 10 - Grupo compresor. El grupo compresor de aire está formado por: 1. Filtro de aire aspirado. 2. Grupo motocompresor. 3. Refrigerador. 4. Válvula antirretorno. 5. Acumulador de aire, depósito. 6. Válvula de seguridad. Limitador de presión. 7. Purgador manual. 8. Presostato. Al alcanzar el depósito la presión máxima, manda una señal de paro al motor. 9. Conjunto de: filtro – manómetro – regulador – engrasador.
