Cómo calcular un depósito de aire comprimido

Cuando se habla de instalaciones de aire comprimido, el depósito acumulador es uno de los elementos a los que no se presta mucha atención porque la mayoría de los usuarios considera que no es un componente importante. Simplemente, creen que es un accesorio que hay que tener para que pueda funcionar el compresor. Es una gran equivocación.

La importancia del depósito en el aire comprimido

Es muy importante dimensionar correctamente el depósito en una instalación de aire comprimido, obtendremos ahorros energéticos, alargaremos la vida del compresor y mejoraremos el uso del aire comprimido en los puntos de aplicación de la instalación.

Un depósito instalado en un sistema de aire comprimido es un mecanismo de compensación que sirve para estabilizar el funcionamiento del sistema, contrarrestando los picos breves de demanda de aire para garantizar el mantenimiento de la presión y evitar fluctuaciones. También es útil para que los ciclos de carga/descarga de los compresores de velocidad fija tengan una duración mayor, prolongando la vida del compresor y facilitando la reducción de la banda de presión de trabajo, lo que se traduce en ahorros energéticos.

En compresores de velocidad variable, el depósito acumulador facilitará la parada cuando los consumos sean bajos o discontinuos, evitando maniobras sucesivas de arranque y parada. Cuando en un sistema hay compresores de velocidad variable el volumen del depósito puede ser algo inferior.

 

Carácterísticas del depósito en el aire comprimido

Un depósito acumulador de aire comprimido está definido por dos características principales, la presión y el volumen. Existen otras características como son: material de construcción (acero al carbono, acero galvanizado, acero inoxidable), orientación (vertical, horizontal), bancada superior, …

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) aprobado en el Real Decreto 2060/2008, 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 que sea al menos 0,5 bar superior a la presión máxima de trabajo del compresor. De esta forma evitaremos posibles entradas de la válvula de seguridad, que ocurren en algunas ocasiones cuando la Pp de la válvula es similar a la presión máxima de trabajo del compresor.

También, conforme al REP, los depósitos para su fabricación o inspecciones posteriores tienen una presión de prueba que debe ser al menos de 1,43 veces la presión máxima admisible. Todos los usuarios están obligados a tener legalizados y registrados todos los depósitos de aire comprimido, así como de realizar las correspondientes inspecciones de nivel periódicas en función de la categoría del depósito por una empresa instaladora o EICI.

 

 

Cómo calcular un depósito de aire comprimido

Para definir el volumen de un depósito de aire comprimido se deben tener en cuenta las características del sistema, el tipo de consumo y necesidades en los puntos de aplicación, y la ubicación del depósito.

Características del sistema

Las características del sistema influyen, ya que no es lo mismo que exista un único compresor, a que haya dos o más compresores. O bien, que exista además en la instalación algún compresor de velocidad variable. El volumen del depósito debe ser calculado para evitar que haya excesivos ciclos de carga/descarga de los compresores y para reducir la banda de presión de trabajo del sistema. También debemos saber cómo calcular el depósito de aire comprimido para que en caso de una situación de emergencia el volumen de aire almacenado sirva para que se puedan parar de forma segura y controlada los equipos y sistemas de producción.

Tipo de consumo y necesidades de los puntos de aplicación

El tipo de consumo y las necesidades en los puntos de aplicación también son un factor fundamental a la hora de saber cómo calcular un depósito de aire comprimido. Por ejemplo, en una bodega para alimentar una prensa es necesario un depósito de gran volumen. Igualmente, en la industria aeronáutica, para alimentar los autoclaves es necesario que los depósitos sean de gran volumen e incluso a veces de alta presión, aunque en este caso suelen utilizarse con nitrógeno para inertizar los autoclaves. Sin embargo, en una planta de producción con un sistema de dos compresores fijos y uno variable, o en un taller de automoción, los depósitos pueden tener un volumen menor, aunque siempre deberán estar dimensionados para reducir el número de maniobras carga/descarga y estrechar la banda de presión.

Ubicación del compresor

Otro factor importante y que suele generar controversia es la ubicación del compresor dentro del sistema de aire comprimido en la sala de compresores. ¿Dónde se debe ubicar el depósito, antes o después de los equipos de tratamiento del aire comprimido?

La respuesta, como todo en la vida, no es ni blanco ni negro, sino gris. Es decir, hay instalaciones donde se debe ubicar antes del tratamiento y otras donde debe estar situado posterior al tratamiento. Analicemos las ventajas y desventajas en cada caso.

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 hay un pico en la demanda de aire comprimido la calidad del aire comprimido suministrado no disminuye, ya que es el depósito acumulador el que asume esa demanda puntual con el aire almacenado. 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 que la temperatura de entrada del aire comprimido será superior. También, si el compresor no dispone de separador ciclónico, se deberá instalar uno antes del secador, lo que implica una mayor inversión. Otra desventaja es que, si el sistema de generación está compuesto por varios compresores, cada compresor deberá disponer de 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 no 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 ubicamos el depósito a continuación del compresor o conjunto de compresores, una ventaja es que el tratamiento se dimensiona para el consumo real de la instalación, no para el total del aire generado por el compresor o compresores. 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 el uso de purgadores capacitivos con sensor de nivel y debidamente dimensionados, así como que el depósito sea galvanizado en caliente 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.

Para obtener todas las ventajas de las dos posibles situaciones del depósito en una sala de compresores, lo que se realiza en algunas instalaciones es disponer dos depósitos. Un depósito sucio previo al tratamiento y un depósito limpio posterior al mismo. Si el espacio en la sala o en la planta lo permite, este tipo de instalación es la mejor solución.

En resumen. Si queremos obtener la mayor eficiencia y ahorros energéticos con la instalación de un depósito acumulador de aire comprimido y saber cómo calcular el depósito de aire comprimido, es necesaria la colaboración de un experto. Si es tu caso, no dudes en ponerte en contacto con Serviaire. Estaremos encantados en ayudarte a encontrar la solución más eficiente para tu instalación de aire comprimido y cómo calcular el depósito de aire comprimido.

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