No siempre es posible ofrecer una instalación ideal en una sala de compresores. Unas veces por el espacio libre disponible y otras por presupuesto. Por eso, es útil revisar los conceptos generales y algunas de las mejores prácticas para ejecutar correctamente la instalación de una sala de compresores, o bien para realizar ampliaciones y mejoras en una sala ya existente. Los principales puntos a tratar ante el diseño de sala de compresores de aire comprimido serían:
Lugar
La mejor solución es disponer de una sala destinada exclusivamente para los equipos de aire comprimido. De esta manera, se puede controlar mejor la calidad y la temperatura del aire ambiente de la sala. Aire ambiente que se utiliza como aire de aspiración en los compresores y como aire de refrigeración en todos los equipos de la sala. Con los datos del aire de aspiración de los compresores y del aire de refrigeración de todos los equipos se realizan los cálculos para un dimensionamiento correcto del sistema de ventilación de la sala. Un sistema de ventilación mal dimensionado provoca una temperatura elevada de la sala que puede ocasionar paradas de los compresores y averías en los secadores.
Otra ventaja de una sala de compresores independiente es la reducción del ruido en el interior de una nave cerca de las áreas de trabajo. Aunque los compresores rotativos actuales son mucho más silenciosos que los compresores alternativos de pistón, aún pueden producir un ruido significativo superior al fijado por la Normativa de Riesgos Laborales.
La sala de compresores se debe encontrar lo más cerca posible de los puntos de uso o de mayor consumo, con el fin de no tener que sobredimensionar la instalación para evitar las caídas de presión o el número de líneas de aire comprimido. La mayoría de las compañías intentan situar la sala de compresores en una ubicación central para minimizar la distancia que debe recorrer el aire comprimido para alcanzar todos los procesos.
Espacio
En una sala de compresores es muy importante ubicar los compresores y el resto de equipos de manera que quede espacio suficiente alrededor de los mismos para proporcionar una ventilación adecuada. Una disposición inadecuada puede ocasionar que un compresor aspire el aire caliente de refrigeración de otro equipo.
Siempre se debe mantener la distancia correcta para asegurar la refrigeración y el mantenimiento de los equipos conforme a las especificaciones del fabricante. Por ejemplo, los compresores rotativos pueden tener puertas que deben retirarse por completo o capotas que giran sobre bisagras. Cada una de estas opciones requiere un tipo diferente de espacios. También, para realizar un mantenimiento correctamente, el técnico debe disponer de espacio suficiente para poder ejecutar su trabajo y en algunos casos poder utilizar herramientas más grandes como extractores o elevadoras.
Eliminación de condensados
Dado que los condensados generados con el aire comprimido contienen contaminantes, como por ejemplo hidrocarburos, nunca deben descargarse estos en la red general de desagües o en el alcantarillado sin haber separado antes los hidrocarburos del agua. Siempre se deben de tener en cuenta las normativas locales de medio ambiente y las normativas autonómica o nacional aplicables.
Es muy aconsejable instalar un colector de recogida de condensados, donde estén dirigidas todas las purgas de compresores, depósitos, secadores, filtros, …, y que finalice en un separador de condensados o de emulsiones.
Instalaciones exteriores
Dependiendo del clima o de la ubicación de la instalación, en algunas ocasiones no es posible una instalación cerrada y el sistema de aire comprimido hay que instalarlo al aire libre. En estos casos, los equipos deben estar protegidos con un techado para resguardarlos de la lluvia y otras inclemencias del tiempo. Es muy peligroso que el compresor aspire agua, ya que puede ocasionar averías muy graves. La zona de succión del compresor se debe proteger especialmente.
Ventilación de la sala
Uno de los principales motivos de parada no forzada de un compresor rotativo es el sobrecalentamiento debido a una alta temperatura del aceite de refrigeración, generalmente en compresores refrigerados por aire. La temperatura ambiente de una sala de compresores se debe mantener entre + 5ºC y + 30ºC. Dependiendo de la marca y de la calidad de los compresores, la temperatura ambiente máxima que admite un compresor rotativo puede ser de hasta + 45ºC. Por encima de esta temperatura los compresores deben tener la opción de tropicalización para altas temperaturas ambiente. Para temperaturas inferiores a 0ºC se deben instalar en los compresores opciones especiales para trabajar a bajas temperaturas ambiente.
Los refrigeradores posteriores de los compresores rotativos refrigerados por aire tienen habitualmente un salto térmico (ctd) entre + 8ºC y + 12ºC, por lo que para no tener que sobredimensionar en exceso los secadores frigoríficos es necesario que la temperatura ambiente de la sala no sea muy elevada.
Cuanto más alta sea la temperatura ambiente de una sala de compresores, mayor será la probabilidad de que el compresor falle debido a una alarma de alta temperatura. Además, disminuirá el rendimiento del secador, tanto si es frigorífico o de adsorción, por lo que aumentará la temperatura de punto de rocío del aire comprimido con el consecuente paso de humedad a la red general de aire, lo que afecta negativamente a los procesos de producción.
A la inversa, si la temperatura ambiente del compresor cae por debajo de cero, las líneas de condensado pueden congelarse y producirse formación de hielo en los puntos de condensación del sistema, refrigeradores, secadores, separadores, filtros, …, y puntos de purga en general. Cuando el hielo se forma, se expande y eventualmente daña todos estos componentes. Las bajas temperaturas también aumentan la viscosidad del refrigerante, por lo que el motor necesita más potencia para arrancar y girar. Los compresores rotativos deben incluir en su controlador una protección por baja temperatura que evite el arranque del motor en dichas circunstancias.
El aire de refrigeración debe fluir en una sala de compresores a través de todos los equipos existentes en la misma. Por esta razón, es preferible que los canales de entrada y salida del aire de refrigeración estén presentes en paredes opuestas, situando la entrada de aire fresco en una cota baja y la salida del aire caliente en una cota alta. Una de las causas más comunes de parada de un compresor es la alta temperatura, que normalmente ocurre provocado por una ventilación insuficiente.
Canalización
Si el diseño y características de la sala de compresores impiden una correcta circulación del aire de refrigeración, la mejor opción es la canalización. Existen las opciones de canalizar tanto el aire entrante como el saliente, dependiendo de la configuración de la sala de compresores. Cuando se realiza una canalización, hay que verificar siempre las especificaciones de los equipos, comprobando el caudal del aire de refrigeración necesario del equipo y la sección del conducto de ventilación, con el fin de minimizar la contrapresión. En algunas ocasiones es necesaria la instalación de ventiladores de apoyo, ya que los ventiladores que incorporan los equipos no están diseñados para superar la contrapresión del conducto instalado.
Succión
Para un funcionamiento eficiente y sin problemas, el aire de admisión del compresor debe estar libre de contaminantes sólidos y gaseosos. La suciedad corrosiva, el polvo y los gases conducen a un desgaste prematuro de los componentes de un compresor. También pueden reaccionar negativamente con el aceite refrigerante del compresor, dañando los distintos circuitos del compresor y el aire comprimido de salida. En áreas con altos niveles de polvo, se debe usar un prefiltro durante la instalación. Hay que tener en cuenta que todos los vapores y gases que aspira el compresor son más elevados en el aire de proceso, por lo que afectará a los sistemas de producción de la Planta.
Diseño de instalación de tuberías
La conexión correcta de los compresores al colector de salida es extremadamente importante, especialmente porque los compresores de aire conectados incorrectamente pueden causar fugas, caídas de presión o fallos en la máquina. Si los tubos son demasiado pequeños, la velocidad del aire aumenta. El aumento de la velocidad conduce a una mayor turbulencia en las válvulas y a una caída de presión, lo que dificulta la precisión de las mediciones de presión de los controles. La tubería o conducto de salida del compresor debe tener al menos la misma sección que la llave de salida del mismo. Para evitar una velocidad elevada del aire comprimido, el colector también se debe dimensionar en función de su longitud y del posible caudal total circulante. En algunas ocasiones se producen pequeñas condensaciones en la conducción de salida de los compresores que llegan al colector. Para evitar que el agua pueda fluir de regreso al compresor, la conexión del mismo siempre se debe realizar por la parte superior de la tubería del colector. Esto evita que el agua u otros contaminantes retornen a un compresor que se encuentre parado.
El diámetro de la tubería de salida de la sala de compresores también debe ser dimensionado en función del caudal máximo posible de consumo de la instalación y de la distancia existente hasta la red general o anillo. Esta tubería nunca debe tener un diámetro inferior al de conexión de los equipos de tratamiento del aire comprimido.
En un mundo ideal, todos tendríamos mucho espacio, tiempo y dinero para crear un sistema de aire comprimido perfecto. Pero esto es una utopía. En la práctica, las salas de compresores en los sistemas de aire comprimido requieren mucha reflexión y planificación para lograr una instalación lo más perfecta posible. Estos principios nos ayudarán a conseguirlo:
- Mantener la sala de compresores a una temperatura correcta con una ventilación adecuada.
- Dejar suficiente espacio alrededor de los equipos.
- Dimensionar correctamente el colector de salida y las tuberías.
- Instalar un sistema adecuado de separación de condensados.
