Los propietarios de sistemas de tuberías de aire comprimido tienden a centrarse en el compresor y piensan que las tuberías son una preocupación menor. Sin embargo, al igual que los corazones pueden fallar debido a la obstrucción de las arterias, los compresores pueden fallar debido a una tubería deficiente. E incluso si no fallan del todo, la pérdida de energía por culpa de tuberías defectuosas o ineficaces puede reducir sus beneficios. Para gestionar sus costes, debe prestar atención a varios aspectos de su sistema de tuberías, como el trazado, la instalación y el mantenimiento.
Si está pensando en diseñar un sistema de tuberías para compresores de aire, no busque más. Al leer nuestra práctica guía, aprenderá cómo funcionan los sistemas de tuberías para compresores de aire, los tipos de tuberías que puede utilizar y consejos para que su sistema sea más eficiente.
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¿Cómo funcionan los sistemas de tuberías de los compresores de aire?
El propósito de los sistemas de tuberías de aire comprimido es sencillo: suministrar aire comprimido allí donde se necesita. Sin embargo, el diseño de un sistema de aire comprimido es más difícil de lo que se imagina: el aire comprimido debe suministrarse con un volumen suficiente, una calidad suficiente y una presión suficiente para alimentar los componentes que requieren aire comprimido. Si el diseño de sus tuberías de aire comprimido no está bien hecho, sus costes energéticos aumentarán, sus equipos pueden averiarse, la eficiencia de la producción puede reducirse y puede ser necesario un mayor mantenimiento.
¿Qué tipo de material de tubería es mejor para el aire comprimido?
Una primera pregunta esencial a la hora de planificar un nuevo sistema de aire comprimido es: "¿Qué tipo de tubo debo utilizar para mi compresor de aire?" Tiene dos opciones principales: plástico y metal. A continuación, analizaremos en detalle las ventajas y desventajas de cada una y abordaremos algunos de los mitos que rodean a cada una.
1. Tubos de plástico
Las tuberías de plástico ofrecen muchas ventajas con respecto al metal, entre las que se incluyen:
- Resistencia a la corrosión: Esto significa que no tiene que preocuparse de que el óxido se desprenda de las tuberías y caiga en el flujo de aire. Esto, a su vez, reduce el riesgo de obstrucciones.
- Superficie interior lisa: El interior de un tubo de plástico nunca se deteriora, lo que favorece el flujo laminar.
- Ligereza: Las tuberías de plástico son ligeras, por lo que son fáciles de transportar y colocar.
- Fácil de cortar: Cortar tubos de plástico es fácil y solo requiere herramientas básicas.
- Fácil de conectar: Los tubos de plástico pueden pegarse, lo que resulta menos costoso y más rápido que la conexión de los tubos metálicos, que deben soldarse.
Sin embargo, no se puede utilizar cualquier tubería de plástico para la distribución de aire comprimido. Los tipos más comunes de tuberías de plástico disponibles hoy en día son el cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de polivinilo clorado (CPVC). Se utilizan mucho en aplicaciones de fontanería, y es posible que se sienta tentado a utilizarlos porque son fáciles de instalar, asequibles y fáciles de conseguir. Sin embargo, no pueden soportar la alta presión necesaria para un sistema de aire comprimido.
Como ocurre con muchos plásticos, el PVC se vuelve frágil con el tiempo y es propenso a agrietarse, romperse o incluso hacerse añicos. Además, muchos compresores de aire también necesitan aceite lubricante que puede aspirarse en la corriente de aire, y este aceite es corrosivo para las tuberías de PVC y CPVC y hace que se degraden. Y lo que es peor, los fallos anteriores, combinados con el aire a presión, podrían crear metralla en el aire, afilada como una cuchilla, que podría ser mortal para cualquier persona que se encuentre cerca. Por todas estas razones, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA ) ha prohibido el uso del PVC en los sistemas de tuberías de los compresores de aire, lo que significa que usted podría enfrentarse a una fuerte multa.
Sin embargo, los siguientes tres materiales plásticos son adecuados para la conducción de aire comprimido:
- Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): Puedes encontrar ABS en una gran variedad de productos, desde defensas de coches hasta ladrillos de juguete de la marca LEGO®.
- Polietileno (PE): Este tipo de tubería se fabrica específicamente para sistemas de aire comprimido.
- Polietileno de alta densidad (HDPE): Este es otro plástico adecuado para las tuberías de aire comprimido.
La OSHA ha aprobado el PE, el HDPE y el ABS para los canales de aire comprimido. A diferencia del PVC, todos son resistentes al aceite, por lo que los lubricantes de los compresores no pueden degradarlos.
Algunas personas creen que las tuberías de plástico para aire comprimido no son una buena idea porque el cemento utilizado en los conectores no es lo suficientemente fuerte y fallará, provocando roturas y fugas. Sin embargo, las tuberías de plástico fabricadas específicamente para sistemas de aire comprimido vienen con cementos especiales. Estos cementos han sido probados y aprobados por la OSHA y se mantienen tan bien y durante tanto tiempo como las soldaduras en las tuberías metálicas.
2. Tubos metálicos
Los tubos metálicos existen desde hace mucho más tiempo que sus equivalentes de plástico, y los tradicionalistas los prefieren cuando se trata de canalizar sistemas de distribución de aire comprimido. Sólo el aspecto y el tacto de una tubería metálica es más sustancial y parece tener mayor resistencia que el plástico. Por muy avanzados que estén los tubos de plástico, algunas personas siempre se sentirán más seguras con los tubos de metal que con los de plástico. También hay muchos beneficios de las tuberías metálicas cuando se utilizan para los sistemas de tuberías de los compresores de aire. Entre ellas se encuentran:
- Más conocidos: El metal es más tradicional, lo que significa que más técnicos saben cómo instalar las tuberías.
- Mayor historial de seguridad: Al llevar más tiempo en servicio, las tuberías metálicas han demostrado su resistencia frente a las fracturas, roturas y reventones.
- Están garantizados para no cambiar de forma: Mientras que algunos materiales plásticos ofrecen una gran resistencia, la rigidez inherente del metal garantiza que no se deforme.
- Impermeable a la degradación: Los lubricantes para compresores no degradan los tubos metálicos.
Por supuesto, hay muchos tipos de materiales metálicos que se pueden utilizar, y cada uno de ellos ofrece ciertas ventajas y desventajas cuando se utilizan para los sistemas de compresores de aire de las tuberías:
Acero negro
El acero negro es el material tradicional en los sistemas de aire comprimido y también el material que más recomendamos. Es fácil de conseguir, duradero y resistente, y muchos instaladores pueden instalarlo. Sin embargo, tenga en cuenta que, como el acero negro no está recubierto, se sabe que produce contaminación por óxido, lo que podría dañar las herramientas neumáticas. Aunque puede controlar la humedad hasta cierto punto con un secador o un refrigerador posterior, no podrá eliminarla por completo.
Los tubos suspendidos necesitan un fuerte anclaje debido a su peso. Los tubos de acero negro también pueden ser difíciles de cortar y unir, por lo que la instalación llevará mucho tiempo. Además, los conectores roscados pueden resbalar y tener fugas. Aunque es poco probable que la tubería en sí tenga fugas, las uniones soldadas suelen fallar.
Galvanizado
Los tubos de acero galvanizado, que suelen utilizarse en la fontanería general y la distribución de agua, también se emplean ampliamente en los sistemas de aire comprimido. El acero galvanizado es menos propenso a la corrosión, pero el revestimiento de galvanización se desprende con el tiempo. Estas escamas sueltas pueden causar bloqueos y pueden hacer daño cuando se liberan en la corriente de aire comprimido. Los restos liberados pueden dañar gravemente las herramientas neumáticas, los cilindros y otras piezas. Al salir de una pistola de soplado, estos residuos también pueden causar daños corporales importantes.
Los tubos de acero galvanizado también son difíciles de manipular, y las uniones soldadas o roscadas tienden a fallar. También son pesados, por lo que requieren una mayor resistencia de los métodos de suspensión y fijación. Por todas estas razones, no recomendamos los tubos de acero galvanizado para los sistemas de aire comprimido.
Acero inoxidable
El acero inoxidable puede estar soldado o prensado. Al igual que con el acero galvanizado y negro, las conexiones soldadas o roscadas tienden a fallar. El acero inoxidable no se degrada ni se corroe, pero es difícil de instalar debido a su peso. Otro inconveniente son los requisitos de resistencia si se suspende de estructuras de soporte. El acero inoxidable es menos habitual en las aplicaciones de aire comprimido del mundo real debido a su elevado coste.
Aluminio
Al igual que el acero inoxidable, el aluminio no se degrada ni se corroe. Sin embargo, pesa mucho menos que el acero inoxidable, por lo que es fácil de transportar, instalar y suspender. El aluminio requiere conocimientos similares a los de la instalación de tubos de acero, pero los conectores a presión facilitan aún más su colocación. Sin embargo, puede considerarse caro.
Cobre
Los tubos de cobre también son resistentes a la corrosión y ligeros. Son fáciles de cortar, soldar y suspender. Como los tubos de cobre se utilizan a menudo en fontanería, hay muchos tipos de accesorios disponibles y muchos técnicos saben cómo instalarlos. El color y el brillo también le dan un aspecto estético agradable y, como la combinación de agua y cobre no provoca oxidación ni corrosión, el aire que llega a las herramientas a través de las tuberías de cobre está limpio y libre de residuos. Sin embargo, al igual que el aluminio y el acero inoxidable, el cobre suele ser más caro.
Hierro negro
Evite este material para las tuberías. Aunque en su día fue, junto con el cobre, el material preferido para las instalaciones de aire comprimido, el hierro negro está garantizado que se corroe, tanto por dentro como por fuera. La corrosión en el interior de la tubería es especialmente perjudicial para la calidad del aire comprimido y la caída de presión.
En los sistemas de aire comprimido, es inevitable que haya algo de humedad, por lo que las tuberías más nuevas de aluminio, cobre y acero inoxidable se han vuelto más comunes que las de acero negro o galvanizado. Sin embargo, estos tipos más antiguos se siguen utilizando en muchas instalaciones nuevas. Son más baratos y muchos técnicos de instalación recomiendan los materiales con los que están más familiarizados.
Muchos de los nuevos clientes de sistemas de aire comprimido desconocen las tuberías de acero inoxidable, aluminio y cobre de grado de presión. Esto suele deberse simplemente a que las empresas que instalan sistemas de aire comprimido prefieren las otras opciones.
Consideraciones sobre la disposición de las tuberías que aumentan la eficiencia de la presión
Cuando se diseña un sistema de tuberías de aire comprimido, se puede pensar que hay que centrarse en los conectores. Al fin y al cabo, es ahí donde es más probable que se produzcan fugas, y la mayoría de la gente asume que las fugas son la mayor amenaza para la eficacia de su sistema. Sin embargo, este no es necesariamente el caso.
Los siguientes tres factores afectan a la eficiencia de la presión de un sistema más negativamente que las fugas:
1. Ángulos agudos
Un ángulo agudo en su sistema de tuberías ralentizará el flujo de aire, reduciendo la presión. Piense en el flujo de aire comprimido como el flujo de tráfico en las autopistas: cuando se gira bruscamente, hay que reducir la velocidad. Salir de una curva requiere concentración: hay que corregir cualquier exceso de compensación en el giro y tener en cuenta cualquier objeto inesperado en la nueva carretera.
El aire es incapaz de pensar y dirigir, por lo que una curva en un sistema de tuberías hace que rebote en el interior de la tubería, lo que supone un gasto de energía. El flujo de aire aerodinámico se conoce como "laminar", mientras que una trayectoria de flujo de aire enrevesado se denomina "turbulento".
Las turbulencias provocan una caída de presión, que sólo empeorará si se aumenta la potencia del compresor. Evite en la medida de lo posible estos codos de 90 grados, ya que de lo contrario provocarán turbulencias, disminuyendo la entrega de presión. Un camino recto en el flujo de aire es el más eficiente.
Las turbulencias causadas por las curvas en ángulo recto suelen disminuir la presión entre 3 y 5 PSID. Por lo tanto, hay que evitar las curvas cerradas y procurar que sean más suaves, entre 30 y 45 grados.
2. Humedad
El agua corroe ciertos tipos de tuberías, haciendo que se desprendan escamas de óxido que se desplazan por el sistema de tuberías. Estas escamas de óxido, junto con el vapor, llegarán a su equipo de uso final y pueden obstruir las boquillas y contaminar los materiales que usted pretende 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 aspirado por su compresor. Todo el aire ambiente tiene un cierto nivel de humedad. Cuando ese aire se comprime, el agua que contiene se condensa desde su forma de vapor a un estado líquido.
Hay una forma sencilla de reducir la humedad en el sistema de tuberías: cambiar la fuente de entrada del compresor. El agua resultante de la compresión pesa más que el aire comprimido, lo que hace que se hunda. Si el aire se aspira desde la parte superior del compresor, se aspirará 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. La aspiración de la humedad a mitad de la corriente después del proceso de compresión del aire requiere que el aire pase por secadores, y esto también puede reducir la velocidad del flujo de aire, lo que a su vez reducirá la presión.
Para solucionar este problema, la mayoría de los instaladores de compresores recomiendan el uso de un refrigerador posterior. Al enfriar el aire cuando sale del compresor, la humedad se eliminará en gran medida antes de entrar en su sistema de tuberías. Aproximadamente dos tercios del agua presente en el aire comprimido se convierten en líquido una vez que la temperatura del aire desciende a 104 grados Fahrenheit. Para sacar el líquido del sistema, su posenfriador necesita entrar en un filtro equipado con un drenaje.
Con un filtro posenfriador, habrá considerablemente menos humedad en el flujo de aire inmediatamente después de salir del compresor. Es mejor eliminar la humedad al principio del proceso que dejarla circular por el sistema.
Los refrigeradores, los filtros y los 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, 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 los lugares donde se encuentran los conectores, las válvulas o los dispositivos, como los sensores o los secadores. Estos componentes pueden disminuir el diámetro de la tubería a través del cual puede fluir el aire, y también acumulan partículas en la corriente de aire. La acumulación de partículas en estos dispositivos reducirá la presión disponible aguas abajo, así como la presión aguas arriba.
El inevitable contenido de partículas de la entrada de aire de un compresor requiere filtros de aire. Al igual que con los secadores, es mejor instalar buenos filtros de aire antes de su compresor: esto eliminará las partículas que podrían obstruir los dispositivos interiores y las boquillas de uso final.
Una obstrucción no es difícil de encontrar: tendrá un exceso de presión antes de ella y una presión insuficiente después. Sin embargo, muchas obstrucciones pueden evitarse simplemente eligiendo los materiales adecuados para las tuberías. Simplemente optando por un material de tubería no corrosivo, evitará la mayoría de las obstrucciones.
Otras consideraciones
A continuación se indican otros aspectos que deben tenerse en cuenta al diseñar el sistema de tuberías:
Piensa en el futuro
Cuando diseñes el trazado, asegúrate de que puedes ampliar o hacer otra bajada con facilidad. Esto es fácil cuando se instala por primera vez, pero puede ser costoso y una gran molestia volver a modificar más adelante, a menos que su sistema de tuberías sea modular. Si cree que es probable que se produzca una expansión, puede pensar en sobredimensionar la tubería. Nunca está de más tener una tubería más grande y, como ya se ha dicho, es una gran molestia tener que volver atrás y modificar la instalación.
Instalar las patas de goteo
Si su sistema no dispone de una membrana, un secador refrigerado o un secador desecante, tendrá que instalar unos goteros en la tubería. Recuerde que los compresores extraen grandes cantidades de agua del aire, y un filtro sólo puede eliminar una parte. Sin un secador, se condensará más agua dentro de la tubería, y esta agua sólo tiene dos lugares a los que ir: o bien volver al compresor o bien al equipo, y ambos escenarios probablemente conducirán a daños. Sin embargo, una pata de goteo permitirá que esta agua salga de la tubería sin causar ningún daño a su equipo. Eso sí, no se olvide de vaciarlo o de ponerle un desagüe automático. Una pata de goteo es muy sencilla de instalar, y la recomendamos incluso si ya tiene una secadora, ya que le servirá de reserva si su secadora falla.
Instalación de válvulas de bola y uniones
Tarde o temprano, algo se romperá y necesitará ser reparado, y una válvula de bola le permite aislar el componente roto del sistema. Por esta razón, debe instalar una válvula de bola antes o después de cada componente principal. También le recomendamos que instale una unión antes o después de todos los componentes principales, así como entre las tuberías. Si hay que cambiar algo, una unión puede ahorrarle muchas horas de trabajo. La colocación de uniones también puede acelerar la instalación.
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