Descripción del Sistema de Aire Comprimido

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2.-Descripción del Sistema de aire comprimido 
 
El sistema de aire comprimido es muy habitual en todo tipo de instalaciones industriales; 
el caso que nos ocupa es el estudio de un sistema de aire comprimido en una planta 
termosolar. 
 
El aire comprimido dentro en este tipo de plantas suele dividirse en: 
 
- Aire de servicios: El aire utilizado para servicios generales (tales como 
pequeñas bombas neumáticas, arrancadores de motor de compresoras de 
gas, herramientas neumáticas, sopletes de arena a presión, etc.). Es 
comprimido y almacenado sin necesidad de ser secado. 
 
- Aire de instrumentos: Usado en válvulas de control y válvulas todo-nada, 
así como en pequeños motores neumáticos. En este caso el aire 
atmosférico es comprimido, almacenado en un tanque de volumen, 
filtrado y secado para utilizarlo en instrumentos. 
 
El aire a comprimir es tomado de la atmósfera e introducido en los compresores, donde 
adquirirá las condiciones de presión adecuadas. Una vez comprimido se hace pasar por 
los prefiltros, bifurcándose a continuación en dos corrientes: la fracción de aire de 
servicios se conduce directamente a su tanque de almacenamiento, mientras que la parte 
del aire destinada a instrumentos es secada y filtrada de nuevo en los postfiltros, para 
posteriormente almacenarse en el tanque de instrumentos. 
 
El aire comprimido en general es utilizado para el manejo de equipos de planta y para 
instrumentación. El uso del aire comprimido en equipos de planta hace referencia a 
dispositivos robustos como taladros, pulidores, elevadores, motores y otros; 
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aunque también es utilizado para actuadores de precisión y pequeños motores 
neumáticos, así como en equipos tales como turbina o calderas y válvulas de control 
 
Estos equipos tienen una función de control de procesos más que de potencia. Debido a 
la precisión de sus componentes, el aire comprimido usado en ellos ha de tener una 
calidad superior a la usada en un equipo robusto. Por ejemplo, el aire ha de tener un 
contenido de humedad tan bajo que su punto de rocío sea siempre superior a la menor 
temperatura en cualquier lugar de la red con el fin de evitar la presencia de condensados. 
Además, las impurezas del aire deberán ser menores que 0.1g/Nm3 y hasta un tamaño de 
3 g/Nm3. 
 
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2.1 Elementos básicos de una red de aire comprimido: 
 
Los elementos principales que componen una red de aire comprimido y que 
describiremos a continuación son: 
- Compresor 
- Aftercooler o Enfriadores 
- Pre filtros 
- Post filtros 
- Secadoras/Deshidratadoras de aire 
- Tanques o depósitos. 
- Red de tuberías 
 
 2.1.1 Compresor: 
 
El compresor aspira el aire de la atmosfera y lo comprime en un volumen más 
pequeño, almacenándolo después en un depósito. 
 
Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del 
aire al valor de trabajo deseado. El aire comprimido viene de la estación 
compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías. 
 
Los compresores móviles se utilizan en la rama de la construcción o 
en máquinas que se desplazan frecuentemente. 
 
En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de 
la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se 
adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al 
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objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda 
ampliación posterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. 
 
Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire 
comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la 
aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. 
 
Para instalaciones en plantas termosolares los compresores suelen ser de tipo no 
lubricados, enfriados por aire, con acoplamiento directo al motor y estarán 
diseñados en función de los requerimientos de presión y gasto de aire de 
instrumentos y servicios al 100% 
 
Tipos de compresores 
 
 Básicamente hay siete tipos de compresores de aire que se utilizan en la industria, 
que se agrupan a su vez en dos grandes familias: compresores de desplazamiento 
positivo (CDP); los cuales encierran un volumen de gas o aire y después 
incrementan la presión reduciendo dicho volumen mediante el desplazamiento de 
uno o más miembros en movimiento; y los compresores rota-dinámicos o 
turbocompresores (TC); los cuales funcionan a presión constante. 
 
� Compresor de tornillo (CDP) 
 
Este tipo de compresores son alternativos de desplazamiento positivo y 
ofrecen un caudal elevado y estable en condiciones de presión variables; estas 
características lo hacen ideal para las instalaciones de aire comprimido. 
 
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Las piezas principales del compresor de tornillo son los rotores macho y 
hembra, que giran en direcciones opuestas mientras disminuye el volumen 
entre ellos y la carcasa. Cada elemento de tornillo tiene una relación de 
presiones integrada fija que depende de su longitud, del paso del tornillo y de 
la forma de la lumbrera de descarga. Para lograr la máxima eficacia la relación 
de presiones integrada debe adaptarse a la presión de trabajo requerida. 
 
Estos compresores son fáciles de conservar, la salida de aire en estos 
compresores es lisa y libre de los impulsos que se pueden hallar en otros 
modelos de compresor de aire, tienen un gran volumen de aire a una gran 
presión. Son de larga duración y de rápido funcionamiento. 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.1 Compresor de tornillo 
 
El ciclo de trabajo de este tipo de compresores se divide en cuatro etapas: 
 
• Comienzo de la compresión. El cilindro se encuentra lleno de aire 
 
• Etapa de compresión. El pistón actúa sobre la masa de aire reduciendo su 
volumen original con un aumento paralelo de la presión del mismo. Las 
válvulas del cilindro permanecen cerradas. 
 
 
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• Etapa de expulsión. Justo antes de completar la carrera de compresión la 
válvula de descarga se abre. El aire comprimido sale del cilindro, debido a 
su propia presión, a través de la válvula de descarga. Antes de alcanzar el 
final de carrera la válvula de descarga se cierra dejando el espacio libre 
del cilindro lleno de aire a la presión de descarga. 
 
• Etapa de expansión. Durante esta etapa tanto la válvula de descarga 
como la de entrada permanecen cerradas. El pistón comienza la carrera 
de retroceso, el aire contenido dentro del cilindro sufre un aumento de 
volumen con lo que la presión interior del sistema se reduce. 
 
• Etapa de admisión. El pistón durante esta etapa retrocede provocando 
una depresión en la interior del cilindro que es compensada por la 
entrada de aire a través de la línea de admisión. Justo antes de llegar al 
punto inferior de la carrera la válvula de admisión se cerrará, volviendo al 
estado inicial con lo que comienza un nuevo ciclo. 
. 
Para la aplicación que nos requiere se utilizará compresores de este tipo pero 
exentos de aceites, ya que no se admiten concesiones cuando se trata de aire 
limpio y 100 % exento de aceite. Sólo compresores exentos de aceite admiten 
aire exento de aceite; clase 0 según ISO 8573-1 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 Ejemplo compresor exento de aceite 
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En los compresores de tornillo exentos de aceite emplean frecuentemente 
engranajes externos para sincronizar la posición de los rotores que giran en 
sentido contrario. Como los rotores no hacen contacto entre sí ni con la 
carcasa no se necesita lubricación dentro de la cámara de compresión. Porconsiguiente el aire comprimido estará libre de aceite. Los rotores y la carcasa 
se fabrican con gran precisión para minimizar las fugas desde el lado de 
presión al lado de aspiración. 
 
� Compresor de paletas deslizantes (CDP) 
 
Utiliza unas paletas colocadas excéntricamente dentro del rotor de la 
máquina. Al ir girando, el espacio existente entre las paletas se va reduciendo, 
con lo que el aire atrapado es esas cavidades se comprime. Este tipo de 
compresores se suele utilizar cuando normalmente cuando las exigencias de 
caudal son bajas 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.3. Compresor de paletas deslizantes 
 
� Compresor de anillo liquido (CDP) 
 
Son compresores de desplazamiento positivo que emplean un rotor de álabes 
fijos dentro de una envolvente elíptica, que está parcialmente llena de líquido. 
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Al girar el rotor, los alabes ponen el liquido en movimiento, penetran dentro 
de la película de liquido y comprimen el aire que queda atrapado. Son 
compresores libres de aceite. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4. Compresor de anillo 
 
� Compresor de lóbulos (CDP) 
 
Funcionan de manera similar a una bomba de engranajes. Al girar, el aire 
atrapado entre los lóbulos del rodete y la carcasa de la máquina es impulsado 
hacia la salida. Estas máquinas aportan poca compresión, que está asociada 
básicamente al movimiento de los lóbulos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.5 Compresor de lóbulos 
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� Compresor de husillo (CDP) 
 
Utilizan un par de tornillos sin fin que al girar van comprimiendo el aire que 
queda atrapado entre ellos. Consiguen alcanzar grandes presiones gracias a lo 
reducido de los huelgos existentes entre los tornillos. 
 
 
 
Figura 2.6 Compresor de husillos 
 
� Compresores centrífugos (TC) 
 
Son de tipo rota-dinámico. La velocidad del aire aumenta al paso por al rodete 
mientras que a la descarga, una sección difusiva (la voluta) decelera el aire y 
aumenta la presión de descarga. Normalmente se emplean cuando se 
necesitan importantes caudales de aire a presiones relativamente moderadas. 
Se pueden conseguir mayores presiones colocando varios compresores en 
línea. 
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 Figura 2.7. Compresor centrifugo 
 
� Compresores axiales (TCI) 
 
Son compresores dinámicos con flujo axial. El aire circula paralelo al eje del 
compresor a través de hileras de álabes giratorios y estacionarios. De esta 
forma, la velocidad del aire aumenta gradualmente al mismo tiempo que los 
álabes estacionarios convierten la energía cinética en presión. Normalmente 
para contrarrestar el empuje axial el compresor lleva incorporado un tambor 
de equilibrio. 
 
Los compresores axiales suelen ser más pequeños y ligeros que sus 
equivalentes centrífugos y funcionan por lo general a velocidades mayores. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8. Compresor axial 
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2.1.2 Aftercooler o Enfriadores: 
 
Al comprimir el aire éste se calienta y por tanto su capacidad para retener vapor 
de agua aumenta. Por el contrario, un incremento en la presión del aire, reduce 
notablemente se capacidad para retener agua. Por tanto mientras el aire se 
comprime en el compresor, la alta temperatura evita que el agua condense, pero 
una vez en las conducciones, el descenso de temperatura, mantenido a presiones 
altas, sí conlleva a la condensación de agua en las tuberías. 
 
Por tanto, para eliminar las posibles condensaciones, se reduce la temperatura del 
aire en un dispositivo que se coloca junto a la salida del compresor (sin esperar a 
que ese descenso tenga lugar en las propias líneas de suministro del aire 
comprimido). Para ello se introduce un enfriador (aftercooler), tan próximo al 
compresor como sea posible. 
 
El aftercooler no es más que un intercambiador de calor, que puede funcionar 
bien con agua o bien con aire como fluido calorpaortante. 
 
Normalmente al aftercooler va acoplado a la salida un deshumidificador, 
encargado de drenar el agua de condensación que se extrae de la corriente de aire 
comprimido. 
 
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2.1.3 Pre filtros y post filtros: 
 
El aire del ambiente contiene contaminantes que se filtran en el compresor, estos 
contaminantes son concentrados durante la compresión y salen por el sistema de 
aire comprimido. Un sistema típico de compresión se contamina con partículas 
sólidas abrasivas como el polvo, residuos de tubería y oxido, lubricantes del 
compresor, gotas de agua condensada aceite y vapor de hidrocarburos. 
 
Todos los compresores aspiran aire húmedo y sus filtros de aspiración no pueden 
modificar esto ni eliminar totalmente las partículas sólidas del aire atmosférico. 
 
La humedad es también muy dañina para el sistema ayudando a la corrosión y 
causando el desgaste excesivo de los componentes. La humedad se acumulará en 
los puntos bajos del sistema y se congelará durante el tiempo frío, produciendo la 
detención del sistema y la rotura de líneas. 
 
La humedad llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor. La 
cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire, 
que a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones 
climatológicas. La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 
de aire. 
 
Un filtro ideal removerá toda la suciedad y humedad del sistema neumático sin 
causar caída de presión en el proceso, o causando la mínima posible 
 
Los sistemas de aire contaminados aumentan los costos de operación al robar 
energía del sistema de aire; dando como resultado reducción en eficiencia, daños 
a equipos que operan con aire, mayor mantenimiento y costes de reparación, así 
como una disminución de la productividad. 
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Tanto los prefiltros como los postfiltros serán de tipo seco y serán capaces de 
retener cualquier impureza que pudiera venir en el aire comprimido, en el rango 
de 1 hasta 3 micras. Las características que deben cumplir los filtros se especifican 
mediante normas internacionales. En la siguiente tabla se describe la norma ISO 
para filtros que en la siguiente sección del proyecto describiremos. 
 
Clase Tamaño de 
partículas m 
Punto de 
rocío en ºC 
Máximo contenido de 
aceite mg/m
3
 
1 0,1 -70 0,01 
2 1 -40 0,1 
3 5 -20 1 
4 15 +3 5 
5 40 +7 25 
6 - +10 - 
Figura 2.9 Tabla ISO sobre calidad del aire 
 
Los prefiltros son comunes tanto al aire de instrumentos como al de servicio, 
siendo los postfiltros únicamente utilizados para el aire de instrumentos. 
 
El principio de funcionamiento de los pre filtros y post filtros es el mismo. El aire 
comprimido atraviesa el elemento filtrante desde el interior hasta el exterior. En 
este proceso las partículas sólidas son retenidas por las diferentes capas que 
forman el elemento filtrante, mientras que las microgotas de agua que recibe el 
filtro son eliminadas mediante los dispositivos de purga ubicados en la parte 
inferior del filtro. Ver figura 2.10 
 
. 
 
 
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Figura2.10. Filtros 
 
Existen varios modelos de filtros usados en instalaciones de aire comprimido 
según el tipo de malla o membrana: 
 
� Filtros de fibra: Son muy eficaces para la eliminación de aceite, aunque es 
difícil controlar con precisión la cantidad de aceite que queda en el aire ya 
que la temperatura entre otros factores tiene un efecto importante. Sólo 
pueden eliminar aceite en forma de gotas o aerosoles 
 
� Filtros de carbón activo: Cubre una gran superficie interna. Pude absorber 
del 10-20% de su propio peso en aceite. El ideal para la eliminaciónde 
aceite en forma vapor. Deben contener la cantidad apropiada de carbón 
para no provocar grandes pérdidas de presión. 
 
 
� Filtros estériles: Este tipo de filtros no ofrecen buenos resultados si existe 
agua libre en el aire. Tienen alta resistencia térmica y mecánica. Puede ser 
esterilizado mediante vapor directo en autoclave. 
 
 
 
 
 
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2.1.4 Secadoras/ deshidratadoras de aire: 
 
La humedad en las líneas de aire puede crear problemas tales como la formación 
de hielo en las válvulas y controles. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si aire a muy 
alta presión es estrangulado a muy baja presión a un régimen de flujo elevado. El 
efecto de venturi del aire estrangulado produce bajas temperaturas, que harán 
que cualquier humedad en el aire se congele y forme hielo. Esto hace que la 
válvula (especialmente una válvula automática) sea muy difícil o imposible de 
operar. 
 
Por otro lado, las gotas de agua pueden producir un golpe de ariete de agua en un 
sistema de aire que tenga alta presión y un flujo elevado, y pueden causar 
corrosión, óxido, y la dilución de los lubricantes dentro del sistema. Por estas 
razones, los secadores de aire son usados para secar el aire comprimido. 
 
Todos los secadores, aunque de distintas marcas y modelos trabajan según el 
mismo principio, el aire comprimido que entra al secador se pre enfría en el 
intercambiador aire/aire y seguidamente se introduce en el evaporador donde se 
enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío deseado. 
 
A continuación penetra en el evaporador donde el agua condensada es separada y 
evacuada por la purga automática. Antes de salir del secador el aire comprimido 
vuelve a entrar al intercambiador aire/aire donde es recalentado por el aire 
comprimido caliente de entrada 
 
La temperatura del aire es controlada por un termostato que detiene el 
compresor cuando alcanza la temperatura prefijada. Este es el único sistema 
donde todo el frío producido es utilizado por el aire comprimido. El resultado es 
un ahorro de energía y de horas de trabajo del compresor variable entre un 30 y 
un 80%. 
 
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Secadoras por refrigeración 
 
En los deshidratadores tipo refrigerado, el aire comprimido es pasado sobre un 
juego de bobinas refrigeradas. Los vapores de aceite y humedad del aire se 
condensan y pueden ser recolectados y removidos a través de un punto bajo de 
drenaje. 
 
- Ventajas: 
• Amplio rango de caudales: 0,20 m3/min a 471,5 m3/min 
• Diseño de alta temperatura: hasta 93ºC Tª aire de ingreso 
• Bajo coste 
• Alta eficiencia 
• Baja caída de presión 
• Fácil mantenimiento 
 
 
- Desventajas: 
• Punto de rocío: 3ºC o 7ºC (No válido para 
aplicaciones de aire de instrumentos) 
• Posibilidad de condensación a distancias 
pequeñas- medias 
 
Figura 2.11. Secadora por 
refrigeración 
 
Secadoras por Absorción. 
 
Un desecante es una sustancia química con una alta capacidad de absorber agua o 
humedad. El mismo tiene además la capacidad de desprenderse de esa humedad, 
de manera que el desecante puede ser reutilizado. 
 
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Algunos deshidratadores para sistema de aire comprimido son un par de torres de 
secado (Recipientes llenos de desecante). Uno es mantenido en servicio 
deshidratando el aire comprimido, mientras que la otra está siendo reactivada. 
Una torre desecante es normalmente reactivada pasando aire seco caliente a 
través de la misma en la dirección opuesta al flujo normal de deshidratación. 
 
Otro tipo de secador químico consiste en un encapsulado, un cartucho 
conteniendo un agente químico, un filtro (bronce sinterizado) y un resorte. Varios 
tipos de químicos absorbentes son usados por diferentes fabricantes en la 
construcción de los cartuchos. Para asegurar un filtrado correcto, el aire debe 
pasar a través del filtro en la dirección correcta. 
 
 
Secadoras por Adsorción: 
 
Este tipo de secadoras pueden ser con aporte de calor o sin aporte de calor. 
 
� Sin aporte de calor: 
 
El aire entra en el secador procedente de un filtro previo que retira la 
contaminación para proteger el desecante y es conducido a la torre de 
secado. El desecante retira la humedad del aire por adsorción, y el aire seco 
pasa por un filtro posterior eliminando cualquier partícula antes de entrar en 
el sistema de aire. En este tipo de secadores con aporte de calor un 15% del 
aire es redirigido a la torre de regeneración 
 
El aire seco fluye en dirección opuesta por la torre de regeneración, retirando 
la humedad atrapada del desecante. Por último el aire húmedo sale del 
secador por un puerto de escape equipado con un silenciador para reducir el 
ruido 
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Figura 2.12 .Secadora por adsorción sin aporte de calor 
 
Algunas de las ventajas de las secadoras sin aporte de calor serían: 
o Punto de rocío: -40ºC o -70ºC 
o Amplio rango de caudales: 160m3/hr a 3.300 m3/hr 
o Fácil mantenimiento 
o Fácil operación, perfil bajo 
o Larga vida útil 
 
� Con aporte de calor: 
 
En este caso la parte de secado es igual a la del caso anterior, la diferencia 
entre ambos radica en la zona de regeneración, ya que en el secador con 
aporte de calor el aire entraría caliente en la zona de regeneración debido a 
que el aire ambiente entra por la entrada del ventilador, elevándose así la 
temperatura del aire cuando se mueve por el calentador externo 
 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
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Figura 2.13 Secadora por adsorción con aporte de calor 
 
 
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2.1.5 Tanques ó depósitos: 
 
Tanto el tanque de aire de instrumentos como el de aire de servicios serán 
recipientes cilíndrico- verticales, diseñados conforme los requerimientos de ASME, 
sección VIII. 
 
Ambos tanques contarán con las boquillas necesarias para la entrada y salida de 
aire, conexiones de instrumentos, válvulas de seguridad, drenaje, etc. 
 
Las dimensiones y presiones de ambos tanques se calcularan en una sección 
posterior en función del diseño y necesidades de presión y caudal de la red de aire 
comprimido de la planta. 
 
Por norma general el tanque debe amortiguar las fluctuaciones de caudal de los 
compresores, que suelen funcionar de forma discontinua, y evitar que se 
transmitan a los puntos de consumo. Por lo tanto los compresores se regulan para 
que arranquen paren y almacenen aire a presión en el depósito, tratando de 
espaciar al máximo sus ciclos de trabajo y siempre manteniendo la presión mínima 
requerida en los puntos de consumo de aire. 
 
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2.1.6 Red de tuberías: 
 
Puesto que el compresor, el depósito y los enfriadores suelen colocarse en una 
zona cercana entre ellos, es preciso diseñar la distribución en planta de las líneas 
de suministro desde el compresor a los puntos de consumo. 
 
Se ha de procurar que la distribución minimice en la medida de lo posible las 
longitudes de las tuberías desde el compresor al punto más alejado. En aquellas 
redes que sean muy extensas, es preferible situar el compresor en una zona 
central, minimizando así la distancia al punto más alejado. 
 
Algunos detalles importantes que es recomendable respetar a la hora de diseñar 
la instalación del aire comprimido: 
 
� Procurar que la tubería sea lo más recta posible con el fin de disminuir la 
longitud de tubería, número de codos, t´s, y cambios de sección que 
aumentan la pérdida de presión en el sistema. 
� Los puntos de drenajes se colocan con la ayuda de T´s, ya que el cambio 
brusco en la dirección del flujo facilita la separación de las gotas de agua de 
la corriente de aire. 
� La tubería no debe entraren contacto con los cables eléctricos para así 
evitar accidentes. 
� En la instalación de la red deberá tenerse en cuenta cierta libertad para 
que la tubería se expanda o contraiga ante variaciones de la temperatura. 
Si esto no se garantiza es posible que se presentes "combas" con su 
respectiva acumulación de agua. 
� Las tuberías deben ir descendiendo levemente en la dirección del flujo. La 
pendiente puede fijarse aproximadamente en un 1%. 
� Las conexiones de las ramificaciones se hacen desde arriba (para 
obstaculizar al máximo posibles entradas de agua). 
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� En todos los puntos bajos es recomendable colocar puntos de drenaje. Así 
mismo, en la línea principal de distribución se pueden colocar cada 30-40 
metros; saliendo siempre desde el punto inferior de la tubería. 
� El número de juntas y codos debe reducirse al máximo posible, de esta 
forma las pérdidas de la red serán menores. 
� Las conexiones de tuberías de servicio o bajantes deben hacerse desde la 
parte superior de la tubería secundaria para evitar el descenso de agua por 
gravedad hasta los equipos neumáticos y su deterioro asociado. 
� Un buen diámetro de la tubería principal evita problemas ante una 
ampliación de la red. 
� Antes de implementar extensiones o nuevas demandas de aire en la red 
debe verificarse que los diámetros de la tubería si soportan el nuevo 
caudal. 
 
La red de tuberías estará formada por: 
 
• Tubería principal, es la 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 prever futuras ampliaciones de la 
red con su consecuente aumento de caudal. 
 
• Tuberías secundarias, 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 ampliaciones en el futuro. 
 
 
• Tuberías de servicio e instrumentación, son las que surten en sí los equipos 
neumáticos. En sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se 
ubican las unidades de mantenimiento. Con el fin de evitar obstrucciones 
se recomiendan diámetros entorno a ½" en la tubería. Puesto que 
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generalmente son segmentos cortos las pérdidas son bajas y por tanto la 
velocidad del aire en las tuberías de servicio puede llegar hasta 5 m/s. 
 
 
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2.1.7 Otros elementos: 
 
Existen otra serie de elementos que pueden ser necesarios para el correcto 
funcionamiento de una instalación de aire comprimido. Dependiendo de los 
requerimientos de la instalación estos pueden ser incluidos o no en el diseño final. 
Algunos de estos elementos adicionales son: 
 
� Filtros anticontaminantes: Para la eliminación de partículas, inclusiones sólidos, 
aceites o grasas de suspensión. Se realizan mediante separación mecánica, 
coalescencia o adsorción. 
 
� Filtros para la admisión de aire del compresor, especialmente en ambientes de 
trabajo sucio 
 
 
� Silenciadores. Con objeto de controlar el ruido en caso de presencia humana 
continuada cerca del compresor o de los puntos de consumo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2 Diseño de redes de aire comprimido: 
 
2.2.1 Distribución redes aire comprimido: 
Existen varias posibles configuraciones de una red de aire comprimido. 
 
• Red abierta ó con línea muerta: 
Se constituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias 
y las de servicio tal como se muestra en la figura 2.14. La poca inversión inicial 
necesaria de esta configuración constituye su principal ventaja, además de que 
este tipo de distribución favorece el drenaje. La principal desventaja de este tipo 
de redes es su mantenimiento. Ante una reparación es posible que se detenga el 
suministro de aire "aguas abajo" del punto de corte lo que implica una detención 
de la producción. Otra desventaja a tener en cuenta es que este tipo de 
distribución provoca grandes pérdidas de carga. 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.14 Ejemplo instalación abierta 
 
 
 
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• Red Cerrada: 
En esta configuración la línea principal constituye un anillo o varios tal como se 
muestra en la figura 2.15. La inversión inicial de este tipo de red es mayor que si 
fuera abierta. Sin embargo con ella se facilitan las labores de mantenimiento de 
manera importante puesto que ciertas partes de ella pueden ser aisladas sin 
afectar la producción. Otra ventaja que presenta este tipo de redes son las 
menores caídas de presión 
 
 
 
 
 
 Figura 2.15 Ejemplo instalación cerrada 
 
Una desventaja importante de este sistema es la falta de dirección constante flujo. 
La dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las demandas 
puntuales y por tanto el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo del 
consumo. El problema de estos cambios radica en que la mayoría de accesorios de 
una red (p. ej. Filtros) son diseñados con una entrada y una salida. Por tanto un 
cambio en el sentido de flujo los inutilizaría. 
Cabe anotar que otro defecto de la red cerrada es la dificultad de eliminar los 
condensados debido a la ausencia de inclinaciones. Esto hace necesario 
implementar un sistema de secado más estricto en el sistema. 
 
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• Red interconectada: Esta configuración es igual a la cerrada pero con la 
implementación de bypass entre las líneas principales. Este sistema presenta un 
excelente desempeño frente al mantenimiento pero requiere la inversión inicial 
más alta. Además, la red interconectada presenta los mismos problemas que la 
cerrada. 
 
En la red interconectada hay un circuito cerrado que permite trabajar en 
cualquier sistema de la planta con aire, mediante las conexiones longitudinales y 
transversales de la instalación de aire comprimido. 
 
Ciertas tuberías de aire comprimido pueden ser bloqueadas mediante válvulas de 
cierre (correderas) si hay que separarlas para efectuar reparaciones y trabajos de 
mantenimiento. También existe la posibilidad de comprobar faltas de 
estanqueidad. Ver figura 2.16 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.16 Ejemplo red interconectada 
 
 
 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
41 
 
Se va a analizar a continuación otro factor a tener en cuenta a la hora de diseñar 
nuestra red; la centralización o descentralización de las redes de aire comprimido. 
 
La cuestión de montar una sola estación de aire comprimido o varias estaciones 
satélites surge cuando hemos de llevar a algún punto de la planta una presión muy 
elevada, o cuando existen grandes distancias de unos puntos de consumos a 
otros, en cuyo casos sería muy recomendable usar estaciones satélites para estas 
zonas debido a sus elevadas demandas de aire o grandes distancias. 
 
Si por lo contrario toda nuestra planta posee puntos de consumos con presiones 
equiparables o están todos estos puntos cercanas entre sí, sería más 
recomendable montar solamente una estación y centralizar así el suministro de 
aire comprimido de la planta. 
 
Las ventajas de una configuración de la red centralizada serían: 
 
� Unidades compresión de mayor potencia, lo que supone menor coste de 
electricidad y mejor potencia específica 
� Menor gasto inicial que unidades más pequeñas de caudal proporcional 
� Menor tiempo de mantenimiento 
� Menor inversión en comunicaciones 
� Menor espacio necesario al centralizar los equipos. 
 
 Pero la centralización también conlleva inconvenientes: 
 
� Un solo nivel de presión máximo, es decir si dimensionamosla red para 
una presión máxima de 10 bar no podremos suministrar más de esto en 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
42 
 
ningún consumidor y puede darse el caso de que sea necesario en 
alguna ocasión. 
� Ineficiencia por requerimientos de baja presión, es decir si necesitamos 
3 bar en algún consumidor y la red está dimensionada a 10 bar, estamos 
desperdiciando mucha potencia 
 
Como consecuencia directa de los inconvenientes que supone la centralización de 
la producción del aire comprimido surge la necesidad de crear estaciones satélites 
o descentralizar el sistema; cuyas ventajas pueden enumerarse en: 
 
� Menor inversión en la red de distribución 
� Menores pérdidas de carga en las tuberías, ahorro de potencia en los 
compresores 
� Independencia de sistemas 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
43 
 
2.2.2 Configuraciones comunes: 
 
Existen varias fórmulas a la hora de diseñar nuestra instalación de aire comprimido 
que no sólo se refieren a la distribución de las tuberías o red de aire como se 
contempló en el apartado anterior. En esta sección se verá un par de soluciones a las 
posibles configuraciones de los compresores. 
 
A continuación se va a analizar las dos soluciones más comunes a la hora de 
determinar las configuraciones de los compresores; estas son: 
 
� Configuración tres compresores : 
 
Esta configuración consiste en la utilización de 3 compresores para satisfacer 
nuestra demanda de aire comprimido, dos de ellos trabajaran al 50% y el 
tercero estará en reserva. Ver figura 2.17 
 
Este tipo de configuración tiene como ventajas: 
 
• Ahorro energético: Esta configuración es típica de plantas en las 
que el consumo de aire es variable según la época del año o 
producción de la misma. 
 
• Menor probabilidad de que la planta se quede completamente sin 
aire, ya que tenemos 3 máquinas para cubrir las necesidades de la 
planta. 
 
 
Entre los inconvenientes cabe destacar: 
 
• Inversión inicial: La inversión inicial en la adquisición de 
compresores será entre un 13% y un 15%. 
 
Descripción del Sistema de 
•
mayor ya que hay tres máquinas sobre la que intervenir
 
 
 
 
 
 Compresor 1 al 50% 
 
 
 
 
Compresor 2 al 50% 
 
 
 
 
 Compresor reserva 
 
Figura 2.1
 
 
 
� Configuración 
 
Consiste en la utilización de dos compresores para cubrir las necesidades de 
la planta. 
mientras un compresor trabaja al 100% el otro está de reserva y viceversa.
 
 
 
 
 
 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
• Coste de mantenimiento: El coste de mantenimiento también será 
mayor ya que hay tres máquinas sobre la que intervenir
Figura 2.17 Configuración 3 compresores con 2 al 50% 
Configuración dos compresores : 
Consiste en la utilización de dos compresores para cubrir las necesidades de 
la planta. En este caso los dos compresores trabajan al 100%, es decir, 
mientras un compresor trabaja al 100% el otro está de reserva y viceversa.
44 
 
Coste de mantenimiento: El coste de mantenimiento también será 
mayor ya que hay tres máquinas sobre la que intervenir 
Consiste en la utilización de dos compresores para cubrir las necesidades de 
En este caso los dos compresores trabajan al 100%, es decir, 
mientras un compresor trabaja al 100% el otro está de reserva y viceversa. 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
45 
 
 
 
 
 
 
Compresor 1 al 100% 
 
 
 
 
 
 Compresor 2 reserva al 100% 
 
Figura 2.18 Configuración 2 compresores. 
 
 
 
Entre las ventajas de esta configuración encontramos: 
 
• Inversión inicial: La inversión inicial en la adquisición de 
compresores es menor 
 
• Mantenimiento: menor costes de las máquinas ya que sólo son 
dos sobre las que hay que intervenir 
 
• Espacio: Menor necesidad de espacio en la instalación 
 
• Mayor eficiencia energética: Compresores de mayor tamaño al 
estar ambos dimensionados para los 100%, motores más eficientes. 
 
 
 
 
 
Un compresor para dar el 
100 % del caudal 
Un compresor del 100 % del 
caudal en reserva 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
46 
 
El principal inconveniente en este tipo de configuración 2x100% es que si 
existiera un fallo en uno de los compresores el otro estaría trabajando 
continuamente al 100%, y en caso de doble fallo o avería no podríamos 
suministrar aire comprimido a la planta, lo que conllevaría un paro total de 
esta ya que el aire de instrumentos es vital para el funcionamiento de 
números equipos entre los que cabe destacar las turbinas o calderas. 
 
 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
47 
 
 
2.2.3 Materiales para el aire comprimido: 
 
Los materiales más comunes en una instalación de aire comprimido son: 
- Acero 
- Acero inoxidable 
- Acero galvanizado 
- Cobre 
- Plástico 
- Aluminio 
 
En una instalación de aire comprimido las tuberías se han de poderse desmontar 
fácilmente, ser resistentes a la corrosión y de precio módico. Las tuberías que se 
instalen de modo permanente se han de acoplar preferentemente con uniones 
soldadas. 
 
La elección del material de las tuberías dependerá: del ambiente, polvo, 
temperatura, vapores corrosivos, esfuerzos mecánicos, frecuencia de maniobre 
del aire comprimido, etc. 
 
� Acero: 
 
Cuando no exista ningún requerimiento especial, las tuberías de acero 
son las más utilizadas. Cuando utilizamos este tipo de material o cualquier 
otro las tuberías deben ser cuidadosamente limpiadas antes de instalarse. 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
48 
 
Siempre que se pueda o que sea adecuado, deberá utilizarse soldadura, lo 
que originará menos pérdidas por las fugas en conexiones, y además 
provoca una menor pérdida de presión. Estas tuberías así unidas son 
estancas y, además de precio económico. El inconveniente de estas 
uniones consiste en que al soldar se producen cascarillas que deben 
retirarse de las tuberías. De la costura de soldadura se desprenden 
también fragmentos de oxidación; por eso, conviene y es necesario 
incorporar personal de mantenimiento. 
 
� Acero inoxidable: 
 
El acero inoxidable suele utilizarse en las industrias mecánicas o eléctricas 
cuando se tiene altas exigencias en cuanto a la pureza y confiabilidad del 
sistema de aire. 
 
� Acero galvanizado: 
 
En las tuberías de acero galvanizado los empalmes son roscados, estas 
uniones no son siempre totalmente herméticas. La resistencia a la 
corrosión de estas tuberías de acero no es mucho mejor que las de acero. 
Los lugares desnudos (roscas) también se oxidan, por lo que también en 
este caso es importante emplear unidades de mantenimiento. Para casos 
especiales se montan tuberías de cobre o plástico 
 
� Cobre: 
 
Es utilizado como alternativa al acero inoxidable. Utilizando cobre se 
facilita el trabajo de instalación comparado con acero inoxidable. 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
49 
 
Aunque las conexiones entre los tubos de cobre son menos propensas a 
las fugas, los componentes de cobre son más caros y la instalación 
también requiere una gran intensidad de mano de obra, sobre todo en el 
caso de diámetros grandes. 
 
� Plástico: 
 
Debido a sus inconvenientes, se han desarrollado alternativas a los tubos 
y canalizaciones metálicos tradicionales para instalaciones de aire 
comprimido. Durante los últimos diez años, se han desarrollado plásticos 
industriales que presentan una alternativa atractiva a las canalizaciones 
metálicas. Por ejemplo, las canalizaciones de PVC son relativamente 
económicas, fáciles de instalar, ligeras y resistentes a la corrosión. Sin 
embargo, el PVC tiene un inconveniente importante: es frágil. 
 
 Por ello, el uso de tuberías de plástico en líneas de distribución de aire 
debe hacerse con ciertas precauciones. 
 
- Para una presión máxima de 12.5 bar da temperaturas entre 
-20ºC y + 20ºC u 8 bar hasta+50ºC 
- El material no debe ser sobrecalentado 
- Tubería de metal deberá utilizarse entre el compresor y el 
tanque aunque la red de distribución sea de material plástico 
- No debe ser sometida a vibraciones 
- Seguir cuidadosamente las indicaciones de instalación del 
fabricante. 
 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
50 
 
� Aluminio: 
 
El tubo de aluminio garantiza una total usencia de corrosión, la calidad de 
superficie del aluminio asegura la distribución de un aire limpio y 
duradero. 
 
El aluminio elimina toda la posibilidad de formación del óxido que se 
forma en las redes de acero. De esta forma se incrementa la longevidad 
de los equipos y se evita un cambio frecuente de los elementos de 
filtración. 
 
Vamos a mostrar un pequeño resumen de estos materiales y de algunas de sus 
características en instalaciones de aire comprimido. 
 
 
 
 
 
Tubos de 
acero sin 
costuras 
Tubos acero 
galvanizado 
Tubos acero 
inoxidable 
Tubos 
cobre 
Tubos 
aluminio 
Tubos 
material 
sintético 
 
 
 Ejecución 
Negro o 
cincado 
Semipesado-
pesado. 
Negro o 
cincado 
Sin costura o 
soldado 
Suave en 
tuberías 
circulares. 
Duro en 
tramos 
rectos 
Recubierto 
o pintados 
Material 
flexible 
 
 
 
Presiones 
12.5 hasta 25 
bar 
10 hasta 80 
bar 
hasta 80 bar 
Según 
ejecución de 
16 hasta 140 
bar 
14 bar (-30 
ºC a 30 ºC) 
14 bar (-25 ºC 
a 30 ºC) 
 
 
Extremos 
del tubo 
Liso 
Cónico, liso o 
roscado 
Liso Liso Liso Liso 
 
 
 
 
Uniones Soldadura 
Conexiones, 
soldadura 
Soldadura ( 
con gas 
protector) 
Roscas, 
soldaduras, 
conexiones 
Conexiones 
enchufables 
Conexiones 
enchufables 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.19 Tabla de característica de materiales aire comprimido. 
Descripción del Sistema de Aire Comprimido 
51 
 
En la siguiente se tabla se muestran las ventajas e inconvenientes de los 
materiales más utilizados en las instalaciones de aire comprimido. 
 
 
Ventajas Inconvenientes 
Tubos de 
acero sin 
costuras 
Uniones estancas mediante soldaduras, 
posibilidad de doblar 
Corrosión, montajes por operarios 
experimentados y cualificados en soldaduras. 
Gran masa en comparación con AL o plástico 
Tubos acero 
galvanizado 
Disponibilidad de accesorios, posibilidad 
de doblar 
Fugas en las roscas después de uso prolongado. 
Montaje por operarios experimentados 
Tubos acero 
inoxidable 
Uniones estancas mediante soldadura, 
ausencia de corrosión 
Montaje únicamente por operarios cualificados y 
experimentados, Oferta limitada de accesorios y 
conexiones, piezas costosas 
Tubos cobre 
Uniones estancas mediante soldadura, 
ausencia de corrosión, paredes 
interiores lisas 
Montaje únicamente por operarios cualificados y 
experimentados, Posibilidad de formación de 
calcantita, piezas costosas 
Tubos 
aluminio 
Uniones estancas mediante soldadura, 
ausencia de corrosión, paredes 
interiores lisas, muy ligero, resistente a 
roturas, Conexiones enchufables 
Montaje únicamente por operarios cualificados y 
experimentados, menor distancia entre apoyos 
en comparación con los tubos de acero. 
Limitación hasta 14 barg y limitación de oferta de 
diámetro. 
tubos 
material 
sintético 
Ausencia de corrosión, flexibles, 
livianos, resistentes a golpes, exento de 
mantenimiento, instalación sencilla, 
conexiones sencillas 
Poca longitud, limitación de temperatura, 
posibilidad de cargas electrostáticas, gran 
coeficiente de dilatación térmica. Hasta 14 barg 
 
Figura 2.20 Tabla Ventajas/Inconvenientes materiales aire comprimido.