I.
INTRODUCCION
Este ensayo se abordara el dimensionamiento de tuberías de aire comprimido. Para elegir el diámetro de las tuberías se debe considerar la suposición de consumos de aire más desfavorables. En este caso la hipótesis para el mayor consumo de aire es cuando todos los dispositivos o maquinas estén consumiendo aire comprimido a la vez. También en muchos casos se debe de tener en cuenta si en el futuro aumentara el consumo de aire comprimido, por lo que será necesario sobredimensionar el diámetro de la tubería principal para evitar problemas por perdidas de presión. Los criterios que se utilizan para determinar el diámetro de la tubería son: Caudal máximo a utilizar Longitud de la tubería La perdida de carga admisible en la instalación Presión máxima de operación Los métodos más comúnmente utilizados para la determinación del diámetro de tuberías son la utilización de nomogramas convencionales de dimensionamiento y mediante el cálculo directo con el empleo de ecuaciones.
II.
CONTENIDO
2.1 CALCULO DE TUBERIAS El cálculo de la red de aire comprimido, tiene por finalidad determinar el diámetro interior de las tuberías donde circulará el aire a presión para suministrar a cada unidad consumidora. La presión óptima de funcionamiento es de 6 o 7 bar; a presiones más altas aumentan las fugas y a más bajas hay que sobredimensionar sobredimensionar las tuberías y los elementos de trabajo. A continuación se definirán definirán los parámetros mas comúnmente comúnmente utilizados:
Presión máxima del sistema : corresponde a la presión máxima que se tiene establecida para los compresores. Este valor por lo general nunca excederá los 10 Bar en instalaciones de aire comprimido convencionales. Caudal máximo a utilizar: Este depende directamente de la cantidad de unidades consumidoras y el consumo de aire comprimido de cada una. El caudal máximo requerido se presentara cuando todas las unidades funcionen
al mismo tiempo. Otro aspecto importante para la determinación del máximo caudal es la posibilidad de ampliación futura.
Perdidas de carga : Esta se refiere a la pérdida de presión en el sistema que se produce por diversos factores, principalmente la resistencia interna que presentan las paredes del tubo al flujo de aire. La pérdida de carga máxima es un valor que se elige como condición de diseño y que usualmente está en el rango de 0.1bar a 0.2bar. También es importante tener en cuenta que distintos tipos de accesorios como válvulas, codos, reductores o piezas T ofrecen una resistencia al caudal mucho mayor que la propia tubería. Para tener en cuenta la perdida en estos, se calcula una longitud equivalente de la tubería, y el resultado se suma a la longitud real de los tubos. Para esto se utilizan tablas de equivalencias para cada uno de estos accesorios como la siguiente:
Después de calcular las longitudes equivalentes, y sumarlas a la longitud real de la tubería, se procede a calcular el diámetro interior del tubo. Para ello se utiliza el siguiente nomograma:
El primer paso es ubicar la longitud equivalente de la tubería (línea A), seguidamente se ubica el caudal (línea B), se unen los dos puntos localizados extendiéndose hasta el eje 1(línea C). Se procede de igual manera con la presión del sistema (línea E) y se une con la línea de la perdida de presión (línea G) y se extiende una línea hasta el eje 2 (línea F). Por ultimo se cruza una línea que una los puntos del eje 1 con el 2 y ubicamos en la intersección de esta con la línea del diámetro interior del tubo (línea D). Es importante notar el hecho de que muy probablemente el diámetro calculado no sea un diámetro comercial, por lo que se deberá elegir el diámetro inmediato superior que exista en el mercado. Una vez determinado el diámetro se utiliza la formula de Harris para caídas de presión. Esta deberá comprobar que nuestro cálculo nos mantiene dentro de los intervalos de diseño para las pérdidas de carga, que como ya se menciono oscilan generalmente entre 0.1 y 0.2 Bar.
Pf=Caída de presión L=longitud del tubo Q=caudal RC=Relación de compresión d=diámetro interior del tubo
CONCLUSIONES En la elaboración de este ensayo, se observo que existe un método analítico mediante el uso de ecuaciones para la determinación del diámetro de tuberías de aire comprimido. El problema radica en que dichas ecuaciones varían de un autor a otro, por lo que me resulto muy difícil encontrar más de una fuente de tipo bibliográfico o de cualquier página de internet en la que dichas ecuaciones coincidieran. Algunas eran parecidas, pero siempre encontré que no solo variaban en su acomodo, si no también en sus variables. Es pos eso que aquí solo se abordo el método mediante la utilización de nomogramas, lo cual pude comprobar que la única variación de una fuente a otra, era solamente en las unidades. Este método es además más utilizado en la práctica, dada la rapidez con que se puede calcula la dimensión de la tubería. Evitando así tediosos cálculos de ecuaciones y variables. Las tablas para el cálculo de longitudes equivalentes también son muy similares de una a otra, siendo los rangos de valores utilizados por ellas prácticamente iguales. En resumen para el calculo del diámetro de tuberías de aire comprimido, primero se debe obtener el caudal máximo del sistema, luego la presión de operación que generalmente ronda los 6 Bar, luego se debe tener en cuenta que por lo general se aceptan perdidas de carga entre 0.1 y 0.2 Bar, Se debe conocer la longitud de la tubería real, y a esta sumarle las longitudes equivalentes calculas para los accesorios de la red, y por ultimo la utilización del nomograma para la determinación del diámetro interior nominal, y de no existir este en una medida comercial, se tomara el diámetro inmediato superior.
FUENTES DE INFORMACION Cristian Arturo Albornoz Vidal y Rodrigo Alejandro Bustos Verdugo “DISEÑO DE UNA RED DE AIRE COMPRIMIDO PARA EL NUEVO EDIFICIO DEL INTITUTO PROFESIONAL VIRGIO GOMEZ ” Universidad del Bio -Bio, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Mecánica 2007.
http://mx.kaeser.com/Online_Services/Toolbox/Pressure_drop/pipe_diameter.asp
