Cómo calcular el tamaño correcto de tubería de aire comprimido

Un compresor de aire puede reducir drásticamente el tiempo, la coordinación y la resistencia que tradicionalmente se han requerido en una variedad de tareas manuales. Con un compresor de aire, puedes conectar herramientas neumáticas a la unidad y extraer aire presurizado para aserrar, cortar, cortar, lijar y muchas otras aplicaciones. Sin embargo, estos esfuerzos difícilmente serían efectivos sin una tubería suficiente. El siguiente artículo explica cómo determinar qué tamaño de tubería necesitas para un sistema de aire comprimido.

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¿Por qué es importante el tamaño de las tuberías de aire comprimido?

El tamaño de la tubería es esencial para mantener la presión de aire adecuada. Sin el tamaño adecuado, el equipo puede experimentar una gran disminución de presión. Una disminución severa de presión puede requerir que el punto de funcionamiento del compresor aumente para compensar. Esta acción consume más electricidad y, por tanto, hace que el compresor sea más caro de usar.

El tamaño de las tuberías debe ser preciso, ya que las tuberías demasiado pequeñas o grandes pueden causar muchos problemas a tu compresor de aire. Si tu tubería es demasiado pequeña, provocará una caída de presión en algún punto entre el compresor y la herramienta neumática debido a la fricción con la tubería. El problema radica en la presión del aire, que se ahoga dentro de tuberías demasiado estrechas para facilitar el flujo de presión. También se pierde presión entre los terminales de aire comprimido y tubería si la tubería tiene varios conectores y torsiones. Si la tubería carece de suficiente diámetro para dejar pasar el aire a la velocidad requerida para la aplicación, el sistema se ve obligado a añadir presión excesiva a la operación.

Por ejemplo, si intentas alcanzar 100 libras por pulgada cuadrada (psi) en tu aplicación final, pero para ello se requieren 125 psi de tu compresor de aire, tu sistema usará 25 psi adicionales solo para proporcionar suficiente presión a la herramienta o máquina neumática. Por otro lado, si tu tubería es lo suficientemente gruesa para soportar la presión requerida, podrías ahorrar la energía que de otro modo consumiría la psi adicional.

Si tu tubería es demasiado grande, puede indicar una mala inversión financiera, aunque no necesariamente afecta al rendimiento general. Dado que los grandes ductos de aire comprimido requieren más recursos y dinero para construirse y operar que los de tamaño adecuado, tu empresa puede perder dinero.

Sin embargo, las tuberías grandes pueden ser una inversión sensata si tu rendimiento mejora en el futuro para compensar la diferencia de tamaño. Si tu empresa planea ampliar sus operaciones en los próximos años, instalar tuberías más grandes ahora puede ser más rentable que eliminar la red de tuberías existente e instalar un sistema nuevo más adelante.

Por cuestiones de almacenamiento de aire, las redes de tuberías demasiado grandes no son la solución ideal. Aunque las tuberías más grandes retienen más aire, no presentan un método práctico de almacenamiento.

Factores que determinan el dimensionamiento en las tuberías de aire comprimido

Para que un sistema de aire comprimido tenga un flujo de aire saludable, es esencial minimizar los niveles de pérdida de presión. Si el sistema está especialmente diseñado para un rendimiento de alta potencia, la pérdida de presión debería ser prácticamente inexistente.

El tamaño de tubería requerido para un compresor de aire depende de dos factores: la distancia de la aplicación y el volumen de aire que se transporta hasta el punto final. Si las herramientas neumáticas están situadas a mitad de la planta de fábrica, necesitarás un tamaño de tubo diferente al que tendrías para una aplicación a tres pies del compresor de aire. Del mismo modo, el diámetro de la tubería podría variar si la aplicación es de alta intensidad en lugar de baja.

¿Cuál es la mejor tubería para aire comprimido?

El tamaño ideal de tubería de aire comprimido no debería disminuir la presión más de 1 psi. Para que una tubería limite la pérdida de aire a 1 psi en un sistema de 100 psi, necesita un diámetro ancho y una superficie lo suficientemente grande para soportar un volumen de flujo específico a lo largo de una larga extensión. Sin embargo, ese mismo volumen no necesitaría tanto diámetro para recorrer una distancia más corta.

Necesitas ajustar los números según la presión de tu compresor y las aplicaciones disponibles. Por ejemplo, si tu sistema soporta 120 psi, se espera que la tubería lleve más aire con una pérdida del 1%. Del mismo modo, si el sistema solo soporta 80 psi, se espera que la tubería transporte volúmenes menores de aire con una pérdida del 1%.

Puede ser difícil determinar la cantidad de flujo de aire que se enviará a través de cada brazo de distribución en un sistema de aire porque depende de la aplicación en cuestión. Para ciertas aplicaciones, el consumo de aire podría fluir a una velocidad normal y uniforme. Esta tasa suele ser el caso en sistemas grandes, como equipos pesados que consisten en varias patas que suministran aire a distintas máquinas y herramientas.

En sistemas más pequeños, a menudo ocurre una sobretensión o estallido alto, especialmente si el aire se envía a numerosas aplicaciones a la vez. En los casos en que el aire se envia a múltiples aplicaciones desde un compresor de baja capacidad, el pico suele ir seguido de un periodo sin flujo.

Cómo dimensionar una tubería de aire comprimido

En aplicaciones que consumen una bomba constante, un compresor producirá pies cúbicos estándar proporcionales por minuto en relación con la potencia. Si el compresor tiene alta potencia, debería producir una alta tasa de scfm.

En muchos sistemas, la tubería conectada al compresor de aire se selecciona para que coincida con el diámetro de la salida de la máquina. Aunque pueda parecer intuitivo correlacionar el diámetro de la tubería con el de la salida, esto puede provocar errores dentro del sistema, como caídas de presión y pérdidas de eficiencia.

Por ejemplo, en un compresor de aire más pequeño, el usuario podría optar por reducir costes colocando una conexión de una pulgada en una salida a una unidad de 40 hp (30 kW). El compresor de aire, cuando está activo, podría desarrollar una caída de presión dentro del tramo de tubería dentro de la unidad, pero esto podría no causar problemas al someterse a una prueba.

En aplicaciones que consumen una bomba constante, un compresor producirá pies cúbicos estándar por minuto (SCFM) proporcionales en relación con la potencia de caballos. Si el compresor tiene alta potencia, debería producir una alta frecuencia de SCFM.

En muchos sistemas, la tubería conectada al compresor de aire se selecciona para que coincida con el diámetro de la salida de la máquina. Aunque pueda parecer intuitivo correlacionar el diámetro de la tubería con el de la salida, esto puede provocar errores dentro del sistema, como caídas de presión y pérdidas de eficiencia.

Por ejemplo, en un compresor de aire más pequeño, el usuario podría optar por reducir costes colocando una conexión de una pulgada en un enchufe a una unidad de 40 caballos de fuerza (hp) — o 30 kilovatios (kW). El compresor de aire, cuando está activo, puede desarrollar una caída de presión en el tramo de tubería dentro de la unidad, pero esto puede no causar problemas al someterse a una prueba.

Minimización de la caída de presión en sistemas de tuberías de aire comprimido

La caída de presión puede reducirse manteniendo una velocidad de aire adecuada para la aplicación y eligiendo un metal liso para tuberías. Con estas medidas, puedes usar una tubería de menor tamaño y aún así mantener suficiente velocidad de aire con una caída de presión mínima.

La velocidad del aire dentro de un conjunto de tuberías del sistema puede oscilar entre 20 y 40 pies por segundo (ft/seg) — 20 ft/seg para tuberías de la sala del compresor, 30 ft/seg para tuberías de distribución de la planta y 40 ft/seg para caídas de la red principal a la maquinaria. De este modo, cualquier caída de presión que ocurra se mantendrá en un nivel mínimo.

Para cada longitud de unidad, la pérdida de presión puede reducirse con tuberías de ánima lisa hechas de cobre, aluminio, acero inoxidable o aceros aleados. Sin embargo, la pérdida de presión podría producirse si tu sistema de tuberías tiene giros bruscos de 90 grados o más. Si tienes una instalación de tuberías complicada que consiste en curvas cerradas, deberías usar tuberías más grandes para minimizar la posible pérdida de presión.

Cómo determinar qué tamaño de tubería necesitas para aire comprimido

Calcular el tamaño correcto de tubería para tu sistema de aire comprimido requiere hacer cálculos cuidadosos y comprender las tablas de tamaño de tuberías de aire comprimido.

1. Determinar la presión más baja del sistema del equipo

Para conocer el tamaño necesario de tubería para tu compresor de aire, también debes conocer la presión mínima de funcionamiento de la unidad. Esta cifra debe basarse en los requisitos mínimos especificados por el fabricante. Idealmente, el sistema de distribución de un compresor de aire prácticamente no perderá presión entre los puntos de conexión de la unidad y cada aplicación neumática.

Por ejemplo, si tu compresor tiene un requisito de presión máxima de 95 psi — para una aplicación excepcional que exige más presión que el resto — la presión mínima de funcionamiento de tu sistema sería de 98 psi, ya que esto sería necesario para adaptarse a tu nivel máximo de uso. Por lo tanto, nunca querrías hacer funcionar el sistema más allá de 98 psi, ya que hacerlo consumiría cantidades excesivas de energía.

2. Calcular los requisitos máximos de pies cúbicos por minuto

Para encontrar el tamaño adecuado de tubería para tu compresor de aire, debes tener en cuenta los requisitos máximos de pies cúbicos por minuto (cfm) de tu sistema. Para determinar con precisión las demandas máximas de cfm de tu sistema, necesitarás realizar un estudio.

Considera el peor escenario posible que podría ocurrir durante un ciclo de uso momentáneo. Este uso suele estar acomodado con almacenamiento de aire en el punto de uso. Por lo tanto, no es necesario cambiar las tuberías de toda tu instalación solo para acomodar casos de uso momentáneo.

3. Consulta una tabla de tamaños de tuberías de aire comprimido

Cualquier búsqueda en Google sobre cómo calcular el tamaño correcto de tubería de aire comprimido mostrará enlaces a gráficos que muestran las valoraciones del cfm de un sistema. Estas clasificaciones suelen basarse en el psi del sistema y en la longitud de los tubos que conectan la máquina con sus aplicaciones finales. Para los accesorios de tubería de aluminio, los diagramas de flujo que corresponden a una marca o tamaño particular se incluirán con el producto.

El problema es que estos gráficos pueden ser inconsistentes, ya que algunos se basan en mediciones de diámetro exterior, mientras que otros se basan en mediciones de diámetro interior. Entender en qué medida de diámetro se basa la tabla es fundamental. También necesitarás conocer la presión mínima de funcionamiento, el cfm máximo y el diagrama de tuberías y sus uniones.

Elementos de diseño en una red de tuberías de aire comprimido

Al desarrollar y diseñar tu sistema de aire comprimido, el primer paso es crear un diseño de red, que es una lista de inventario que detalla el consumo del sistema neumático y un gráfico que ilustra la ubicación de los distintos componentes.

Las partes esenciales de una red de aire comprimido incluyen el compresor de aire y los elevadores. La planta de compresión transporta el aire comprimido a través de los elevadores hasta el lugar de consumo. Durante la circulación, los oleoductos separan el aire, enrutándolo desde el sistema de distribución hasta su destino final.

Un error que cometen algunos usuarios es simplemente asumir que la energía perdida por sobrepresurización es simplemente colateral para la aplicación ocasional de alta presión. La realidad es que esto está en juego el rendimiento y la longevidad de tu sistema de aire comprimido. El precio que podrías pagar por mejorar tus tuberías con medidas suficientes podría ser solo una gota en el océano comparado con el precio que pagarías anualmente por energía desperdiciada y pérdida de aire eléctrico.

Si deseas tener tuberías que puedan cubrir todas las posibles demandas de presión, considera la disposición de tu sistema. Aunque pueda parecer útil comprar las tuberías más grandes posibles, este montaje podría ser un desperdicio de dinero por una tubería excesiva. En su lugar, considera la colocación de un conjunto adecuado de tuberías en relación con tu compresor y herramientas de aire. La única razón real para incorporar tuberías sobredimensionadas en tu sistema actual es si tienes intención de ampliar tu equipo a un tamaño que requiera tales tuberías en un futuro próximo.

Por ejemplo, 500 pies de tubería con un ancho de una pulgada equivaldrían aproximadamente a 18 galones de almacenamiento. Del mismo modo, 500 pies de tubería con un ancho de dos pulgadas equivaldrían aproximadamente a 18 galones de almacenamiento. Entre ambos, obtendrías 59 galones de almacenamiento que puede no ser útil para tus aplicaciones, pero que pagaría un precio mucho más alto en el proceso.

Tamaño correcto de tubería de aire comprimido para aplicaciones específicas

Con un compresor de aire de tornillo alternativo o rotatorio, puedes realizar tareas siempre que dispongas de las herramientas adecuadas y una conexión óptima. Para la mayoría de aplicaciones individuales, solo necesitarías una fracción de la capacidad de 100 psi de un compresor de aire. Mientras la tubería tenga menos de 100 pies de longitud, solo necesitarás media pulgada de diámetro para facilitar la velocidad y presión del aire requeridas para las siguientes aplicaciones:

Pintura

Un tubo de media pulgada de longitud variable te permitirá pintar cualquier superficie a la perfección con un pincel neumático, lo que normalmente requiere entre 3 y 11,3 cfm a 90 psi. Con un pincel neumático, puedes pintar casas, vehículos, muebles y electrodomésticos en solo una fracción del tiempo que llevarían pinceles manuales y rodillos. Lo mejor de todo es que el trabajo se puede hacer sin ratillas, burbujas ni irregularidades.

Perforación

Si realizas tareas de perforación, con tan solo 3 cfm a 90 psi y una tubería de media pulgada podrían hacer que manejes un taladro neumático. A diferencia de los taladros manuales, el equivalente accionado por aire puede perforar las maderas y superficies más duras en una fracción de segundo. Tanto si necesitas crear seis como si tienes que hacer un agujero uniforme para el montaje, entre 3 y 6 cfm te dará suficiente potencia para completar la tarea en menos de un minuto, independientemente de la longitud de tu tubo.

Engrasado

Si realizas trabajos de mantenimiento y reparación de automóviles, un engrasador neumático puede suavizar y facilitar una de las tareas más sucias pero necesarias relacionadas con el mantenimiento del motor. Con tan solo 4 cfm a 90 psi y una tubería de media pulgada, podrías usar una pistola de engrasador accionada por aire para lubricar de forma ordenada y uniforme todas las piezas metálicas móviles en los fregaderos de los motores de coches, furgonetas, camiones y SUVs.

Modelado

Si trabajas con metales o haces reparaciones en automóviles, una afinadora angular neumática sería la herramienta de referencia para aplicaciones como corte y pulido. Dependiendo de la superficie que tengas en mano, incluso podrías usar la herramienta para lijar superficies y pulir los bordes. Una amoladora angular estándar requerirá entre 5 y 8 cfm, lo que requiere un diámetro de tubería de media pulgada a cualquier longitud.

Clavado

Para los tipos de aplicaciones neumáticas que necesitarías en trabajos de renovación, una de las herramientas más útiles es una clavadora neumático. Mientras tengas al menos 0,3 cfm provenientes del compresor de aire y un tubo de media pulgada para conectar la herramienta, puedes clavar tablas y estanterías en cuestión de segundos, en lugar de los minutos que tardaría con un martillo.

Clavar el armazón de una casa para darle forma es muy diferente a clavar la parte trasera de un cajón en su sitio. Para la primera tarea, podrías tener varios clavos fijados en cuestión de segundos con una clavadora neumática de bastidor, que puede funcionar con tan solo 2,2 cfm y un tubo de media pulgada. Un clavador de armazón funciona de forma similar a una pistola, ya que cargas el clavador con un cartucho de clavos. En lugar de clavar un clavo a la vez, apuntas el clavador de marco a lo largo de puntos específicos arriba y abajo de una tabla y, en cuestión de segundos, puedes clavarlo en 12 puntos diferentes.

Corte y Sierra

Algunas de las aplicaciones más intensivas de metalurgia requieren herramientas que funcionen con mayores volúmenes de aire. Una de estas herramientas es el cortador neumático de metal, que puede usarse para cortar paneles metálicos más gruesos como si fueran papel. Una cortadora de metal accionada por aire puede realizar este trabajo con tan solo 4 cfm a 90 psi y un tubo de media pulgada.

Otra tarea que requiere un alto esfuerzo manual es la serra, que puede ser físicamente agotadora si se realiza a la antigua usanza. Por suerte, la mayor parte del esfuerzo se elimina cuando usas una sierra neumática, que puede funcionar con tan solo 5 cfm a 90 psi con un tubo de media pulgada. A diferencia de las sierras convencionales, las sierras neumáticas pueden cortar tanto metal como madera.

Pulido y lijado

En tiempos antiguos, una de las aplicaciones manuales más agotadoras en carpintería y acabados era la tarea de lijar superficies. Hoy en día, solo necesitas entre 11 y 13 cfm a 90 psi y una tubería de media pulgada para accionar una lijadora neumática, que puede rematar las superficies con un acabado más suave y uniforme que el que se podría conseguir haciendo las cosas a la antigua.

Los materiales duros requieren herramientas potentes, pero solo se necesitan entre 4 y 6 cfm a 90 psi para pulir metal, roca y madera cuando tienes una mini amoladora de troqueles. Con la herramienta en mano, puedes pulir al instante accesorios metálicos, monedas y antigüedades para obtener un acabado recién pulido y amortiguado. Incluso puedes usar una amoladora de troqueles para tallar y plantar materiales duros con el máximo rendimiento desde un tubo de media pulgada de cualquier longitud.

Trabajo en metal

Una de las aplicaciones más exigentes con accionamiento neumático es la metalurgia, que puedes realizar con herramientas neumáticas con mango siempre que dispongas de suficiente potencia y velocidad para impulsar tus operaciones. Con tan solo 3 cfm a 90 psi y un tubo de media pulgada, podrías activar un cincel neumático y usarlo para cortar chapas de metal y también para tallar formas en madera, roca y otros materiales duros.

Si haces un trabajo más detallado con metales, una de las herramientas más útiles en tu arsenal podría ser un mordisqueador neumático de metales, que puedes manejar con 4 cfm a 90 psi y un tubo de media pulgada. Con un mordidor accionado por aire, puedes moldear chapas metálicas en accesorios, marcos, adornos y tapices de pared. Un mordisqueador neumático puede cortar el metal como tijeras en el papel.

Para algunas de las aplicaciones más exigentes en metalurgia, necesitarás una herramienta neumática de esquilla para las tareas que tienes entre manos. Un corte requerirá entre 8 y 16 cfm a 90 psi a través de una tubería de media pulgada. Si la tubería supera los 100 pies de longitud, necesitarás una tubería de 3/4 de pulgada para acomodar la presión y velocidad de aplicaciones que superen los 15 cfm. Con esa potencia, la cizalladora te permitirá realizar numerosos cortes por minuto a través de grosos calibres de chapa metálica y aluminio para muebles y electrodomésticos.

Desabrochando tornillos y tornillos

Algunas de las tareas más obstinadas implican sujetadores atascados que se niegan a soltarse con movimientos inversos y herramientas normales. En los motores de automóviles, por ejemplo, a veces te encontrarás con pernos que se niegan a desprenderse por mucho que lo intentes. Sin embargo, con una llave de vaso neumática, solo se necesitan entre 2,5 y 5 cfm a 90 psi y un tubo de media pulgada para desabrochar los tornillos de los puntos más difíciles.

Tanto si trabajes en coches como en electrodomésticos, una de las herramientas más potentes que puedes tener es una llave neumática, que puede usarse para atornillar y desenroscar sujetadores en algunos de los lugares más difíciles de alcanzar. Aunque un sujetador se haya oxidado y no se haya desabrochado en décadas, una llave neumática suele desalojar el tornillo en cuestión de segundos, todo con entre 2,5 y 10 cfm a 90 psi con un tubo de media pulgada.

Consigue el tamaño adecuado de tubería en Quincy Compressor

Independientemente de la aplicación en cuestión, es importante saber qué tamaño de tubería necesita tu sistema de aire comprimido para satisfacer un conjunto determinado de demandas. Tanto si operas un taller como si tienes una planchada, es fundamental contar con un compresor que pueda alimentar todas tus herramientas y también tener las tuberías adecuadas para facilitar la presión y la velocidad del aire.

Durante casi un siglo, Quincy Compressor ha sido el principal innovador en tecnología de aire comprimido. Muchos de los muebles y automóviles que ves a diario han sido ensamblados con herramientas neumáticas alimentadas por compresores que se venden en el catálogo de Quincy. Explora nuestra tubería para crear una red eficiente de tuberías de aire comprimido para tus operaciones, o contacta con nosotros online para saber cómo actualizar tu sistema con una configuración óptima de tuberías.

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Última actualización el 13 de octubre de 2023 a la 1:17 AM