En todas las especificaciones de aire comprimido se incluye al menos un depósito acumulador, pero en muchas ocasiones no está bien calculado su volumen, o no se definen adecuadamente sus características y accesorios.
Un depósito de aire comprimido tiene varias funciones, como son: adaptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire de la red, hacer frente a las demandas punta de caudal para evitar las caídas de presión, actuar de distanciador de los períodos de regulación en compresores rotativos aumentando los tiempos entre carga y descarga, amortiguar las pulsaciones del caudal suministrado por compresores alternativos, … Pero, en general, podemos afirmar que, cuanto mayor sea el volumen del depósito mejor se comportará la instalación.
En algunas salas de compresores existen limitaciones para disponer un depósito con el volumen correcto por problemas de espacio. En ese caso, es muy recomendable disponer de depósitos adicionales a lo largo de la instalación para completar el volumen correcto de almacenamiento que facilite el mejor funcionamiento del sistema de aire comprimido.
Para calcular el volumen del depósito necesario en una instalación podemos utilizar la siguiente fórmula que, nos facilita un resultado aproximado sin tener en cuenta el suministro adicional de aire comprimido de los compresores durante la fase de vaciado del depósito.
En ocasiones, se considera también como tiempo t el que transcurre entre el período de carga y descarga del compresor, así como, para P1 la presión de trabajo normal de la instalación y para P2 la presión mínima de trabajo posible de la instalación.
De igual modo, en la especificación debemos tener también en cuenta que si esta incluye compresores de velocidad variable es posible disminuir el volumen del depósito.
En cuanto a la especificación del material en el que debe estar fabricado el depósito, lo más habitual es que este sea acero al carbono, pero cada vez es más común encontrar que venga definido el depósito con tratamiento de galvanizado exterior e interior. Esto es siempre recomendable para evitar que la corrosión interior del mismo contamine el aire comprimido. En laboratorios y aplicaciones con un requerimiento de calidad del aire comprimido exigente, los depósitos deben ser de acero inoxidable.
La segunda característica principal que define a un depósito en una especificación, después del volumen, es la presión. La presión máxima admisible es recomendable que sea siempre superior a la presión máxima de los compresores, de esta forma, se evitarán actuaciones imprevistas de la válvula de seguridad.
Conviene recordar que, la presión máxima para la que está diseñado un depósito está especificada por el fabricante y se define en el vigente Reglamento de Equipos a Presión (REP) como presión máxima admisible PS. Pero un depósito puede trabajar con presiones inferiores a PS, definiéndose en el REP la presión máxima de servicio Pms como la presión más alta, en las condiciones de funcionamiento, que puede alcanzar un equipo a presión o instalación. La válvula de seguridad del depósito debe tener una presión de precinto Pp similar a la presión máxima de servicio. Cuando seleccionamos la presión máxima de servicio de un depósito, es recomendable, como se indicaba antes, que sea al menos 0,5 bar superior a la presión máxima de trabajo del compresor. De esta forma evitaremos posibles actuaciones de la válvula de seguridad, que ocurren en algunas ocasiones cuando la presión de precinto de la válvula es similar a la presión máxima de trabajo del compresor.
Para definir el caudal de evacuación de la válvula de seguridad que hay que reflejar en la especificación hay que considerar el caudal total que pueden suministrar todos los compresores y sobredimensionarlo en al menos un 10%.
Otros accesorios que debe incluir un depósito en su especificación son el manómetro y la purga. El manómetro, si no es digital, es conveniente que sea de glicerina para evitar vibraciones que afecten en la lectura de la presión.
En cuanto al sistema de purga de un depósito, este debe incluir una válvula manual de corte y un purgador automático. El purgador automático puede ser capacitivo, de electroválvula temporizada, o mecánico de boya o flotador. La recomendación es especificar siempre un purgador capacitivo, por ser más fiable y superior energéticamente, ya que estos purgadores evitan las pérdidas de aire comprimido en el purgado. Eso sí, al disponer estos purgadores de un pequeño depósito para administrar las purgas, tienen que ser dimensionados conforme al caudal que aporten los compresores y la zona climática donde se encuentre la instalación.
Es obvio decir que, para el resto de purgas automáticas de la instalación, secadores, filtros, separadores, …, también se deben especificar siempre purgadores capacitivos.
Por último, en lo que se refiere a los depósitos quedaría por definir cuál debe ser su ubicación, dentro de la instalación de la sala de compresores, respecto a los equipos de tratamiento del aire comprimido. ¿Se debe ubicar el depósito antes o después del tratamiento?
La respuesta es que depende de cada instalación. Aunque la instalación ideal es la que dispone de un depósito previo al tratamiento, depósito sucio, y otro posterior al tratamiento, depósito seco o limpio. Este es el análisis de las ventajas y desventajas de cada instalación:
Si situamos el tratamiento antes del depósito una ventaja es que el aire comprimido acumulado es aire seco y limpio, por lo que el depósito no tendrá precipitación de condensado y se evitará la corrosión del mismo. Otra ventaja es que, si existe un pico en la demanda de aire comprimido su calidad no disminuye, ya que es el depósito acumulador el que asume esa demanda puntual con el aire almacenado y tratado previamente. También se asegura que el secador no va a ser sobrecargado por una demanda puntual elevada superior a su capacidad.
Por el contrario, ubicar el tratamiento antes del depósito tiene como desventaja que el secador debe ser sobredimensionado para el caudal total del compresor, considerando además que la temperatura de entrada del aire comprimido será superior. También, si el compresor no dispone de separador ciclónico, hay que especificar uno antes del secador para evitar que se introduzca en el mismo el agua en forma líquida, lo que implica una mayor inversión. Otra desventaja es que, si el sistema de generación está compuesto por varios compresores, cada compresor deberá tener especificado su propio tratamiento para asegurar un funcionamiento correcto, lo que también encarece la instalación. Otro punto a tener en cuenta es que, como consecuencia de la pérdida de presión generada en el conjunto de tratamiento, existirá una diferencia entre el valor de presión de red medido por el compresor y el valor de presión medido en el depósito. En el caso de compresores alternativos de pistón tampoco es conveniente que el secador se encuentre antes del depósito, ya que al ser un flujo pulsante de aire se genera un mal funcionamiento del secador.
Si especificamos el depósito a continuación del compresor o conjunto de compresores y antes del conjunto de tratamiento, una ventaja es que este último se dimensiona para el consumo real de la instalación, no para el total del aire generado por el compresor o compresores, ya que es habitual que haya unidades de reserva. Además, la temperatura de entrada al secador será más baja al expansionarse el aire comprimido previamente en el depósito. Tampoco es necesario en este caso instalar un separador ciclónico previo al depósito, ya que esta función la realiza el propio depósito.
Situar el depósito antes del tratamiento tiene como desventaja que la humedad que se genera en el interior del depósito se convierte en corrosión interna, por lo que es recomendable, como ya se indicaba antes, el incluir en la especificación purgadores capacitivos con sensor de nivel y debidamente dimensionados, así como que el depósito sea galvanizado para disminuir drásticamente la corrosión interna. Otra desventaja es que en aquellas instalaciones donde se pueden producir picos en la demanda de aire se sobrecargará el tratamiento.
Por tanto, para obtener todas las ventajas de los dos posibles posicionamientos del depósito en una sala de compresores, lo adecuado es la inclusión de dos depósitos en la especificación. Un depósito sucio previo al tratamiento y un depósito seco posterior al mismo. Si el espacio en la sala o en la planta lo permite, este tipo de instalación es la mejor solución.
