Los propietarios de sistemas de tuberías de aire comprimido tienden a centrarse en el compresor y a considerar la tubería como un problema menor. Sin embargo, así como los corazones pueden fallar por arterias obstruidas, los compresores pueden fallar por una mala tubería. Y aunque no falle por completo, la pérdida de energía por tuberías defectuosas o ineficientes puede afectar tus beneficios. Para gestionar tus costes, debes prestar atención a varios aspectos de tu sistema de tuberías, incluyendo la distribución, la instalación y el mantenimiento.
Si planeas diseñar un sistema de tuberías para compresores de aire, no busques más. Al leer nuestra práctica guía, aprenderás cómo funcionan los sistemas de tuberías de compresores de aire, qué tipos de tuberías puedes usar y consejos para hacer tu sistema más eficiente.
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¿Cómo funcionan los sistemas de tuberías de compresores de aire?
El propósito de los sistemas de tuberías de aire comprimido es sencillo: suministrar aire comprimido donde se necesita. Sin embargo, diseñar un sistema de aire comprimido es más difícil de lo que podrías imaginar: el aire comprimido debe entregarse con suficiente volumen, calidad y presión suficientes para alimentar los componentes que requieren aire comprimido. Si el diseño de la tubería de aire comprimido no está bien hecho, los costes energéticos aumentarán, el equipo puede fallar, la eficiencia de la producción puede reducirse y requerir más mantenimiento.
¿Qué tipo de material para tuberías es mejor para aire comprimido?
Una pregunta esencial al planificar un nuevo sistema de aire comprimido es: “¿Qué tipo de tubería debería usar para mi compresor de aire?” Tienes dos opciones principales: plástico y metal. A continuación, discutiremos en detalle las ventajas y desventajas de cada uno y abordaremos algunos de los mitos que rodean a cada uno.
1. Tuberías de plástico
Las tuberías de plástico ofrecen muchas ventajas frente al metal, entre las que se incluyen:
- Resistencia a la corrosión: Esto significa que no tienes que preocuparte de que el óxido se cae de tus tuberías y se desplome en el flujo de aire. Esto, a su vez, reduce el riesgo de obstrucciones.
- Superficie interior lisa: El interior de una tubería de plástico nunca se deteriora, lo que favorece el flujo laminar.
- Ligero: Las tuberías de plástico son ligeras, lo que facilita su transporte y su instalación.
- Fácil de cortar: Cortar tubos de plástico es fácil y solo requiere herramientas básicas.
- Fácil de conectar: Las tuberías de plástico pueden pegarse entre sí, lo que es menos costoso y rápido que conectar tuberías metálicas, que deben soldarse entre sí.
Sin embargo, no puedes usar cualquier tubo de plástico para la distribución de aire comprimido. Los tipos de tuberías plásticas más comunes disponibles hoy en día son el cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de polivinilo clorado (CPVC). Se utilizan ampliamente para aplicaciones de fontanería, y puede que te sientas tentado a usarlas porque son fáciles de instalar, asequibles y fácilmente disponibles. Sin embargo, no pueden soportar la alta presión necesaria para un sistema de aire comprimido.
Como ocurre con muchos plásticos, el PVC se vuelve quebradizo con el tiempo y es propenso a agrietarse, romperse o incluso romperse. Además, muchos compresores de aire también requieren aceite lubricante que puede aspirar al flujo de aire, y este aceite es corrosivo para las tuberías de PVC y CPVC, lo que provoca su degradación. Peor aún, los fallos mencionados, combinados con el aire bajo presión, podían crear metralla afilada y en el aire que podía ser fatal para cualquiera que estuviera cerca. Por todas las razones anteriores, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha prohibido el uso de PVC en los sistemas de tuberías de compresores de aire, lo que implica que podrías enfrentar una multa considerable.
Sin embargo, los siguientes tres materiales plásticos son opciones adecuadas para instalar aire comprimido:
- Estireno de butadieno (ABS): Puedes encontrar ABS en una variedad de productos, desde guardabarros de coche hasta ladrillos de juguete de la marca LEGO®.
- Polietileno (PE): Este tipo de tubería se produce específicamente para sistemas de aire comprimido.
- Polietileno de alta densidad (HDPE): Este es otro plástico adecuado para tuberías de aire comprimido.
OSHA ha aprobado PE, HDPE y ABS para canales de aire comprimido. A diferencia del PVC, todos son resistentes al aceite, por lo que los lubricantes del compresor no pueden degradarlos.
Algunas personas creen que la tubería de plástico para aire presurizado no es buena idea porque el cemento usado en los conectores no es lo suficientemente fuerte y fallará, causando roturas y fugas. Sin embargo, las tuberías de plástico fabricadas específicamente para sistemas de aire comprimido vienen con cementos especiales. Estos cementos están probados y aprobados por OSHA y resistirán tanto y durante tanto tiempo como la soldadura en tuberías metálicas.
2. Tuberías metálicas
Las tuberías metálicas existen desde hace mucho más tiempo que sus equivalentes de plástico, y los tradicionalistas las prefieren cuando se trata de tuberías en sistemas de distribución de aire comprimido. Solo el aspecto y la sensación de una tubería metálica son más sólidos y parecen tener mayor resistencia que el plástico. Por muy avanzado que se vuelva el tubo de plástico, algunas personas siempre se sentirán más seguras con tuberías metálicas que con plástico. También existen muchos beneficios de las tuberías metálicas cuando se utilizan en sistemas de tuberías de compresores de aire. Entre ellas se encuentran:
- Más conocida: El metal es más tradicional, lo que significa que más técnicos saben cómo instalar las tuberías.
- Historial de seguridad más largo: Tras haber estado en servicio más tiempo, las tuberías metálicas han demostrado su resistencia contra fracturas, fissuras y reventones.
- Están garantizados para no cambiar de forma: Aunque ciertos materiales plásticos ofrecen gran resistencia, la rigidez inherente del metal garantiza que no se deforme.
- Impermeable a la degradación: Los lubricantes para compresores no degradan las tuberías metálicas.
Por supuesto, existen muchos tipos de materiales metálicos que puedes utilizar, y cada uno ofrece sus ventajas y desventajas cuando se utiliza para instalar sistemas de compresores de aire:
Acero Negro
El acero negro es el material tradicional en los sistemas de aire comprimido y también el que más recomendamos. Está fácilmente disponible, es duradero y resistente, y muchos montadores pueden instalarlo. Sin embargo, ten en cuenta que, al no tener recubrimiento de acero negro, se sabe que puede causar contaminación por óxido, que podría dañar las herramientas neumáticas. Aunque puedes controlar la humedad hasta cierto punto con una secadora o un postcooler, no podrás eliminarla por completo.
Las tuberías suspendidas necesitan un anclaje fuerte debido a lo pesadas que son. Las tuberías de acero negro también pueden ser difíciles de cortar y unir, por lo que la instalación llevará un tiempo considerable. Además, los conectores roscados pueden resbalar y tener fugas. Aunque la tubería en sí es poco probable que tenga fugas, las uniones soldadas con frecuencia fallan.
Galvanizado
Las tuberías de acero galvanizado, que a menudo se utilizan en fontanería general y distribución de agua, también se emplean ampliamente en sistemas de aire comprimido. El acero galvanizado es menos propenso a corroerse, pero el recubrimiento galvanizante eventualmente se desprende. Estas escamas sueltas pueden causar obstrucciones y causar daño al liberarse en el chorro de aire comprimido. Los restos liberados pueden dañar gravemente herramientas neumáticas, cilindros y otras piezas. Al salir de una cerbatana, estos restos también pueden causar daños corporales graves.
Las tuberías de acero galvanizado también son difíciles de manipular, y las uniones soldadas o roscadas tienden a fallar. También son pesados, requiriendo mayor resistencia gracias a métodos de suspensión y fijación. Por todas las razones anteriores, no recomendamos tuberías de acero galvanizado para sistemas de aire comprimido.
Acero inoxidable
El acero inoxidable puede soldarse o prensarse. Al igual que con el acero galvanizado y negro, las conexiones soldadas o roscadas tienden a fallar. El acero inoxidable no se degrada ni corroe, pero es difícil de instalar debido a su peso. Otro inconveniente son los requisitos de resistencia si lo suspendes de estructuras de soporte. El acero inoxidable es menos común en aplicaciones reales de aire comprimido debido a su alto coste.
Aluminio
Como el acero inoxidable, el aluminio no se degrada ni corroe. Sin embargo, pesa mucho menos que el acero inoxidable, por lo que es fácil de transportar, instalar y suspender. El aluminio requiere habilidades similares a las de instalar tuberías de acero, pero los conectores de empuje lo hacen aún más fácil de instalar. Sin embargo, puede considerarse caro.
Cobre
Las tuberías de cobre también son resistentes a la corrosión y ligeras. Son fáciles de cortar, soldar y suspender. Como las tuberías de cobre se usan a menudo en fontanería, existen muchos tipos de accesorios y muchos técnicos saben cómo instalarlas. El color y el brillo también ofrecen un aspecto estéticamente agradable y, dado que la combinación de agua y cobre no provoca óxido ni corrosión, el aire que llega a las herramientas a través de tuberías de cobre es limpio y libre de residuos. Sin embargo, al igual que el aluminio y el acero inoxidable, el cobre suele costar más.
Hierro Negro
Evita este material para tubos. Aunque fue, junto con el cobre, el material de referencia para instalaciones de aire comprimido, el hierro negro garantiza corroerse — tanto en el interior como en el exterior. La corrosión dentro de la tubería es especialmente perjudicial para la calidad del aire comprimido y la caída de presión.
En los sistemas de aire comprimido, algo de humedad es inevitable, por lo que las tuberías más nuevas de aluminio, cobre y acero inoxidable se han vuelto más comunes que las tuberías de acero negro o galvanizado. Sin embargo, estos tipos antiguos todavía se utilizan en muchas instalaciones nuevas. Son más económicos y muchos técnicos de instalación recomiendan los materiales con los que están más familiarizados.
Muchos nuevos clientes de sistemas de aire comprimido desconocen tuberías de acero inoxidable, aluminio y cobre de grado presurizado. Esto suele deberse simplemente a que las empresas que instalan sistemas de aire presurizado prefieren otras opciones.
Consideraciones sobre la disposición de tuberías que aumentan la eficiencia de la presión
Al diseñar un sistema de tuberías de aire comprimido, podrías pensar que deberías centrarte en los conectores. Al fin y al cabo, aquí es donde es más probable que ocurran fugas, y la mayoría de la gente asume que las fugas son la mayor amenaza para la eficiencia de su sistema. Sin embargo, eso no es necesariamente así.
Los siguientes tres factores afectan negativamente la eficiencia de presión de un sistema que las fugas:
1. Ángulos agudos
Un ángulo pronunciado en tu sistema de tuberías ralentizará el flujo de aire, reduciendo la presión. Piensa en el flujo de aire comprimido como el flujo del tráfico en las autopistas: al girar bruscamente, tienes que reducir la velocidad. Salir de una curva requiere concentración: hay que corregir cualquier sobrecompensación por la curva y tener en cuenta cualquier inesperado en la nueva carretera.
El aire no puede pensar ni dirigirse, por lo que una curva en un sistema de tuberías hace que rebote en el interior de la tubería, lo que desperdicia energía. El flujo de aire aerodinámico se conoce como “laminar”, mientras que un camino de flujo de aire enrevesado se denomina “turbulento”.
La turbulencia provoca una caída de presión, y solo empeorará si se sube la salida del compresor. Evita estas curvas de codo de 90 grados tanto como sea posible — de lo contrario, provocarán turbulencias y reducirán la presión que se transmite. Un camino recto en el flujo de aire es lo más eficiente.
La turbulencia causada por curvas en ángulo recto suele disminuir la presión entre 3 y 5 PSID. Por lo tanto, evita curvas bruscas y busca otras más suaves, que oscilen entre 30 y 45 grados.
2. Humedad
El agua corroe ciertos tipos de tuberías, provocando que las escamas de óxido se desprendan y circulen por el sistema de tuberías. Estas escamas de óxido, junto con el vapor, se colarán en tu equipo de uso final y pueden obstruir las boquillas y contaminar los materiales que pretendes que el aire comprimido suministre o aplique.
Además, la superficie interior de una tubería oxidada es rugosa, lo que también provoca turbulencias, reduciendo aún más la presión del aire.
La humedad es un subproducto inevitable de la compresión del aire. El agua resultante de la compresión proviene del aire que atrae tu compresor. Todo el aire ambiente tiene un cierto nivel de humedad. Cuando ese aire se comprime, el agua en él se condensa desde su forma de vapor hasta convertirse en estado líquido.
Hay una forma sencilla de reducir la humedad en el sistema de tuberías: cambiar la fuente de entrada de suministro del compresor. El agua resultante de la compresión pesa más que el aire comprimido, lo que hace que se hunda. Si el aire entra desde la parte superior del compresor, se absorberá menos humedad con él.
Aunque este método puede reducir significativamente la cantidad de humedad, un enfoque aún mejor es secar el aire antes de que entre en el compresor. Extraer humedad a mitad de corriente tras el proceso de compresión requiere que el aire pase por secadoras, y esto también puede reducir la velocidad del flujo de aire, lo que a su vez disminuye la presión.
Para solucionar este problema, la mayoría de los instaladores de compresores recomendarán el uso de un postcooler. Al enfriar el aire al salir del compresor, la humedad se eliminará en gran medida antes de entrar en tu sistema de tuberías. Aproximadamente dos tercios del agua en el aire comprimido se convierte en líquido una vez que la temperatura del aire baja a 104 grados Fahrenheit. Para sacar el líquido del sistema, el postcooler debe ir a un filtro equipado con un desagüe.
Con un filtro de postcooler, habrá considerablemente menos humedad en el flujo de aire inmediatamente después de salir del compresor. Es mejor eliminar la humedad al principio del proceso en lugar de dejarla circular por el sistema.
Los refrigeradores, filtros y secadores son componentes críticos para los sistemas de distribución de aire comprimido. La humedad puede ser una parte inevitable de los sistemas de aire comprimido, pero eso no significa que sea aceptable.
3. Obstrucciones
Si un sistema de tuberías experimenta corrosión, esto es motivo de preocupación, ya que la superficie corroída puede desprenderse y acumularse en obstrucciones. Los principales puntos de restricción en el sistema de tuberías son donde se encuentran los conectores, válvulas o dispositivos como sensores o secadores. Estos componentes pueden disminuir el diámetro de la tubería por el que puede fluir el aire, y también acumulan partículas en el flujo de aire. La acumulación de partículas en estos dispositivos reducirá la presión disponible aguas abajo, así como la presión que subirá aguas arriba.
El inevitable contenido de partículas en la admisión de aire de un compresor requiere filtros de aire. Al igual que con las secadoras, es mejor instalar buenos filtros de aire antes del compresor — esto eliminará partículas que podrían obstruir dispositivos interiores y boquillas de uso final.
No es difícil encontrar una obstrucción: tendrás presión excesiva antes de ella y poca presión después. Sin embargo, muchos obstáculos pueden evitarse simplemente eligiendo los materiales adecuados para las tuberías. Simplemente optando por un material de tubería no corrosivo, evitarás la mayoría de los obstáculos.
Otras consideraciones
Aquí tienes otras cosas a tener en cuenta al diseñar tu sistema de tuberías:
Piensa en el futuro
Al diseñar tu maquetación, asegúrate de poder expandir o hacer otra caída fácilmente. Esto es fácil cuando lo instalas, pero puede ser caro y un gran dolor de cabeza volver atrás y modificar después, a menos que tu sistema de tuberías sea modular. Si crees que la expansión puede ser probable, quizá quieras plantearte sobredimensionar tu tubería. Nunca está de más tener una tubería más grande y, como se ha mencionado antes, es un gran engorro volver atrás y modificar tu instalación.
Instalar patas de goteo
Si tu sistema no tiene secadora de membrana, refrigerada o desecante, tendrás que instalar patas de goteo en la tubería. Recuerda que los compresores exprimen grandes cantidades de agua del aire, y un filtro solo puede eliminar una parte de ella. Sin secadora, más agua se condensará dentro de la tubería, y esta agua solo tiene dos lugares a los que ir: o bien volver al compresor o al equipo, y ambos escenarios probablemente causarán daños. Sin embargo, una pata de goteo permitirá que esta agua escape de la tubería sin dañar tu equipo. Solo no olvides vaciarlo o poner un desagüe automático. Una pata de goteo es muy sencilla de instalar, y la recomendamos incluso si ya tienes una secadora, ya que servirá de respaldo si la secadora falla.
Instalar válvulas de bola y uniones
Tarde o temprano, algo se romperá y tendrá que ser reparado, y una válvula de bola permite aislar el componente roto del sistema. Por este motivo, deberías instalar una válvula de bola antes o después de cada componente principal. También recomendamos instalar una unión antes o después de todos los componentes principales, así como entre tuberías. Si hay que cambiar algo, un sindicato puede ahorrarte muchas horas de trabajo. Poner uniones también puede acelerar tu instalación.
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