Redes Neumáticas. Que no le Falte el Aire! MAQUINARIA. Con la red neumática el compresor realiza menos arranques y ahorra energía.

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1 30 MAQUINARIA Foto: Redes Neumáticas Que no le Falte el Aire! Carlos Elías Sepúlveda Lozano Periodista Metal Actual Con la red neumática el compresor realiza menos arranques y ahorra energía. La red neumática permite presión y caudal de aire constante, lo que hace más eficiente el funcionamiento de las diferentes herramientas que están conectadas a ella. El correcto trabajo de la red a futuro, depende de su diseño inicial. Si el ser humano respira aire contaminado o le hace falta, su salud se debilita. Así mismo, cuando a las herramientas neumáticas no se les suministra un aire adecuado para su funcionamiento, su rendimiento es perjudicado. Las razones de dicha falencia pueden variar de un caso a otro, pero, por lo general, radica en que las redes que conducen el aire a las máquinas no son construidas correctamente, o lo peor, no existen. La red neumática es la estructura que distribuye el aire desde un compresor hasta las herramientas o puntos de trabajo que requiera el industrial. Su importancia radica en que puede garantizar mayor rendimiento y vida útil de la maquinaria, menor consumo de energía del compresor y tiempos de producción menores, entre otras. Lo anterior puede lograrse si el diseño y planeación de la red neumática son correctos y es construida de acuerdo a las necesidades de la empresa.

2 MAQUINARIA 31 Antes de implementar una red correctamente, el industrial debe tener presente que todo el montaje depende de dos factores: el caudal y la presión del aire, que están ligados al número y tipo de herramientas que vayan a ser alimentadas con la red neumática. El caudal es la cantidad de aire que pasa por un punto en un tiempo determinado, y la presión del aire hace referencia a la fuerza con que este se mueve hacia una dirección. Por ejemplo, hay herramientas que requieren mayor presión que caudal, debido al proceso que realizan, en cambio, para trabajos como pintado es requerida cierta presión pero también un caudal de aire constante, que si falla, hace que el proceso lo haga también. Construir la red a una altura suficiente, garantiza el fácil drenado de la humedad condensada (agua) producto del aire comprimido. Foto: La Planeación es Clave Lo primero a tener en cuenta para el correcto diseño de una red neumática es conocer la planta o el lugar donde va a ser instalada, para ello es necesario levantar u obtener un plano de dicho sitio para ubicar los puntos de demanda de aire requeridos y establecer el consumo (caudal) y presión que necesita cada uno, y Foto: así elegir los diámetros de tubería adecuados para que la red funcione correctamente. Al momento de contar con dicho plano, es posible conocer qué cantidad de tubería es requerida para la estructura y su costo, que varía de un material a otro. Las redes neumáticas son fabricadas con acero galvanizado, pvc, polipropileno o aluminio. Los reguladores y llaves de paso son fundamentales para controlar el flujo de aire que llega a la herramienta neumática. El diseño de la red debe procurar que la tubería sea lo más recta posible, que el número de codos sea mínimo, así como las T`s y los cambios de sección, para evitar la obstrucción del caudal adecuado de aire en el sistema. Lo adecuado es instalar la tubería aéreamente y con una inclinación de 2 por ciento hacia el sentido que fluye el aire, para que al momento de que haya humedad condensada, el líquido caiga por gravedad a las trampas de agua y sea más fácil su evacuación. Implementar la red de esa forma también permite que el acople de accesorios ideal a una altura de 1,50 mts, el mantenimiento de la red y las ampliaciones a futuro, sea más sencillo. (Ver tabla 1) Por tales motivos, si el presupuesto lo permite, hay que utilizar tubería liviana para ahorrar recursos en soportes para tubería pesada. Si a futuro es factible que la red tenga una ampliación, lo más adecuado desde el principio es que la tubería principal posea un diámetro que soporte aumentos de caudal y presión sin afectar la calidad del aire en cada punto de la red neumática.

3 32 MAQUINARIA Si por la arquitectura de la planta, la tubería de la red sufre cambios bruscos de dirección o de inclinación, puede presentarse acumulación de condensados en dichos puntos, por lo que es necesario prever el medio de evacuación en esos sitios específicos. Para evitar detener el suministro de aire en la red durante el mantenimiento de la misma, es adecuado instalar varias llaves de paso y preverlo desde el diseño. El industrial también debe tener en cuenta cuando planea el diseño de la red neumática su estructura general, que puede ser abierta o cerrada. La primera consiste en una sola línea de tubería principal de la cual se desprenden las tuberías secundarias; su ventaja principal es la poca inversión inicial para establecerla, mientras que la estabilidad de presión es su Tabla 1. Compresor Filtro del compresor falencia más notoria, además de que, al momento de requerir reparación, hay que cortar el flujo de aire, lo que implica detener la producción. En la red cerrada, la línea de tubería principal tiene forma de anillo, lo que garantiza estabilidad de aire en toda la red, ya que el aire que no es utilizado por los equipos, recircula por la estructura en todo momento, lo que garantiza presión y caudal de flujo constante en todos los puntos. El mantenimiento no afecta la producción, puesto que algunas secciones de la red cerrada pueden ser aisladas. Esta red ayuda a que el compresor se active con menos frecuencia y por ende el consumo de energía se reduce, puesto que el mayor consumo de electricidad del compresor es cuando este inicia su operación. Componentes de una red neumática Es el encargado de convertir la energía mecánica, en energía neumática comprimiendo el aire. La conexión del compresor a la red debe ser flexible para evitar la transmisión de vibraciones debidas al funcionamiento del mismo. Este dispositivo es utilizado para eliminar las impurezas del aire antes de la compresión con el fin de proteger al compresor y evitar el ingreso de contaminantes al sistema. Es el encargado de eliminar gran parte del agua que se encuentra naturalmente Post enfriador dentro del aire en forma de humedad. Tanque de Almacena energía neumática y permite el asentamiento de partículas y humedad. almacenamiento Se encargan de purificar el aire hasta una calidad adecuada para el promedio de Filtros de línea aplicaciones conectadas a la red. Secadores Se utilizan para aplicaciones que requieren un aire supremamente seco. Línea que sale del conjunto de compresores y conduce todo el aire que consume la planta. Debe tener la mayor sección posible para evitar pérdidas de presión y Tubería principal prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de caudal. La velocidad máxima del aire en la tubería principal es de 8 m/s. Se derivan de la tubería principal para conectarse con las tuberías de servicio. El caudal que por allí circula es el asociado a los elementos alimentados exclusivamente por esta tubería. También en su diseño se debe prever posibles Tuberías secundarias ampliaciones en el futuro. La velocidad del aire en ellas no debe superar 8 m/s. Surten de aire los equipos neumáticos. Sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se ubican las unidades de mantenimiento. Es ideal no tener más Tuberías de servicio de tres equipos conectados a una tubería de servicio. Se recomiendan diámetros mayores de ½ en la tubería. La velocidad del aire en estas tuberías puede llegar hasta 15 m/s, por sus secciones cortas. Aplicaciones con sus purgas, unidades de mantenimiento (Filtro, reguladores de presión y lubricador) y secadores adicionales. Una de las limitantes de la red cerrada es el costo inicial, debido a que su diseño implica mayor uso de tubería y más elementos para su correcto funcionamiento. La red interconectada es una tercera opción de configuración para las redes neumáticas. Es construida de forma similar a la red cerrada, pero al interior posee conexiones con la línea principal, lo que le permite tener más puntos para conectar herramientas. A nivel general posee las mismas características que la red cerrada. Según Diego Fernando Bravo, gerente de Bravo Inversiones, no es lo mismo conectar a un compresor un número determinado de mangueras y distribuirlas por el taller, que diseñar y realizar una red neumática que permita controlar factores como presión del aire, caudal (cantidad de aire que pasa por minuto) y la distribución de aire a las máquinas con los requerimientos adecuados. Aire Óptimo, Proceso de Calidad Luego de planear y diseñar la red de acuerdo a la necesidad de la empresa, un factor determinante es la calidad del aire que reciben las máquinas, porque de esto depende su correcto funcionamiento y por ende la calidad del trabajo. Las impurezas como óxido, residuos de aceite lubricante o partículas de suciedad, ocasionan que el aire no sea de buena calidad y por ende generan daños en la estructura de la red neumática y deterioro o averías en las herramientas neumáticas. Para evitar dicha situación, es recomendable realizar un correcto filtrado al aire aspirado por el compresor. No está demás decir que limpiar los filtros de la red frecuentemente ayuda significativamente. Otro factor que puede afectar el aire es la humedad que este contiene, porque al ser comprimido se

4 Gráfica 1. Configuraciones redes de aire En la imagen puede observarse la red abierta (superior), cerrada (medio), Interconectada (inferior). condensa y transforma en agua, por factores como cambios de temperatura. Para tratar la humedad en la red neumática deben instalarse trampas de agua, por ello la importancia de que el aire sea dirigido a zonas altas y la red tenga una leve inclinación, para que el líquido fluya hacia donde están estos puntos y así drenar el agua para evitar que llegue a la herramienta y arruine el proceso. Existen otros accesorios como secadores que permiten llevar aire más seco a la herramienta, al reducir su temperatura para evitar que la humedad contenida se condense. Gerardo Ortíz, gerente Nacional de Ventas de Senco, afirma que El aire para las herramientas neumáticas debe cumplir tres condiciones: primero, que sea limpio, sin presencia de aceite ni partículas de suciedad; segundo, que sea lo más seco posible, máximo 18 por ciento de humedad, generalmente; y tercera, que sea regulado, es decir, constante (de acuerdo al requerimiento de la máquina). Para Tener en Cuenta Uno de los errores más frecuentes es aumentar la presión cuando la herramienta no funciona correctamente, acción que puede dañar los componentes internos de esta, diseñados para soportar presiones específicas. El problema del incorrecto funcionamiento puede ser de la cantidad de aire que necesita la máquina (caudal) y no la

5 34 MAQUINARIA Gráfica 2. Elementos de una red neumática La finalidad de la red de aire comprimido es ofrecer la cantidad correcta de aire a la presión y calidad adecuadas economizando los costos. Debe calcularse la presión de aire comprimido necesaria para trabajar, con el fin de garantizar el buen funcionamiento del compresor y red. Generalmente la red neumática de trabajo industrial tiene presiones de 100 a 140 psi. Respecto al drenaje de la red, es recomendable abrir la llave de los desagües principales mínimo una vez a la semana, para eliminar el exceso de agua. Si el compresor no tiene drenado automático, realizar la misma operación con este. En cuanto a los puntos de trabajo, es ideal hacerlo una vez al día. Red neumática cerrada que muestra los componentes básicos de cualquier tipo de red. 1. Compresor. 2. Línea principal. 3. Línea de distribución. 4. Línea de servicio. 5. Accesorios. 6. Herramientas. 7. Separador de condensado. 8. Válvula de paso. presión. En una red diseñada correctamente es tolerable una pérdida de presión de 10 por ciento Por el contrario, el exceso de caudal no afecta el funcionamiento de las herramientas conectadas a la red, porque estas toman el aire necesario para su operación y el resto queda circulando por la estructura de la red neumática. También es frecuente que se utilicen llaves de paso en vez de reguladores de presión en la red neumática, situación que puede afectar el caudal y la presión de aire requerido por la herramienta. Por ello es ideal que desde el diseño sean incluidos los reguladores de presión en puntos estratégicos de la red, para controlar las presiones específicas de cada punto. Al momento de lubricar las herramientas es conveniente hacerlo directamente en el equipo, para evitar que el aceite pase a través de la manguera antes de hacer contacto con la máquina, porque se desperdicia debido a que gran cantidad queda en la estructura interna de la manguera. Además, cuando el operario vaya a realizar otra lubricación, dichos sedimentos de lubricante pueden sobrelubricar la herramienta y deteriorar sus componentes internos. Si el operario al momento de abrir la llave observa que el flujo de agua es abundante, es pertinente dejarla abierta unos segundos más, para que las tuberías de la red sequen mejor. En caso que en esta operación haya una cantidad excesiva de aceite que sale de las tuberías, lo mejor es cambiar la sección afectada totalmente. Aparte de hacer lo anterior, es importante tener, por precaución, una ficha técnica (física y digital) en la cual sea registrada la fecha de revisión de los elementos de la red neumática, recomendaciones de funcionamiento del fabricante o instalador de cada uno, registro de Foto:

6 fallas, causas y reparaciones respectivas; con el fin de contar con un panorama del estado de los equipos y tener un criterio para tomar decisiones que los involucren, como reemplazo o cambio de componentes, entre otras. Un Respiro para su Proceso Desde el momento de implementación de la red neumática en una empresa, el industrial empieza a ganar en su proceso. Primero porque sus instalaciones serán más organizadas, pues no habrá mangueras dispersas en el suelo del lugar de trabajo; situación que evita accidentes de trabajo en un porcentaje considerable. También se obtendrá mayor eficiencia del trabajo del compresor, puesto que si la red está montada, preferiblemente en anillo, se garantiza presión, estabilidad de aire y la repartición de este a todos los puntos de la red es más eficaz. Todo ello implica ahorro en energía, calidad y estandarización de procesos, además de control de variables como presión y caudal de aire. Tal vez la limitante más sobresaliente para instalar una red neumática es su costo inicial, puesto que consta de temas como diseño previo -con expertos en el tema-, adquisición de tubería que soporte los requerimientos de aire establecidos y accesorios que garanticen el correcto funcionamiento de la red. El costo siempre será directamente proporcional a la cantidad de herramientas que vaya a alimentar con aire la red, la presión manejada y el caudal requerido, factores que determinan el grosor de la tubería y su longitud. En lo que respecta a Colombia, el uso de redes neumáticas se ha incrementado debido a que, cada vez más, lo materiales son menos costosos y pueden encontrarse en el mercado compresores eficientes a bajos precios. Pese a lo anterior, existe cierta prevención en la industria debido a que en muchas ocasiones las redes son instaladas sin un conocimiento técnico apropiado y como consecuencia no es hecho el estudio previo que establezca las necesidades a suplir, lo que inevitablemente lleva a su mal funcionamiento y a los resultados deficientes para el industrial. Por ello, lo fundamental en una red es la asesoría profesional desde el inicio para su diseño y montaje. Fuentes Diego Fernando Bravo. Gerente Bravo Inversiones. diego@bravoinversiones.com Gerardo Ortiz. Gerente Nacional de ventas de Senco. gortiz@sencolatinamerica.com