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• Lopez Dayan

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CALCULO DE INSTALACIONES NEUMATICAS Se pretende dimensionar una instalacin de aire comprimido para abastecer un taller mecanico con las siguientes maquinas: Una maquina de electroerosion con un consumo de aire de 125 l/hora a 5 bar. el consumo de aire se produce el 100% del tiempo en el que esta en marcha la maquina. Un centro de mecanizado de control numerico que utiliza 100l/min a 6 bar de aire comprimido para el cambio de herramienta. El consumo de aire se produce el 25 % del tiempo en el que esta en marcha la maquina. Ademas en este puesto se dispone de una pistola de soplado de piezas que conseme 120 l/min a 6 bar. Se utiliza una vez terminada de fabricar la pieza, durante un corto espacio de tiempo que se cifra un 2% del total. Finalmente se dispone de una maquina de medir de medir por coordendas con cojinetes aeroestaticos con un consumo de 100 l/min a 4 bar. Los cojinetes aeroestaticos funcionana el 100% del tiempo en el que la maquina esta en marcha.

DATOS GENERALES: Altura sobre nivel del mar:

Hmsnm  3706m

TProm.anual.H  14 °C

Presion atmosferica a una altura Hsnm:

Patm.H  0.655 bar

Presion atmosferica en condiciones normales:

Patm.CN  1.013 bar

p S.Min  6.5bar p S.Max  7bar Presion de servicio de 6.5 - 7 bar (presion en el tanque): P  6.5Bar P  P  Patm.H  7.155P Bar serv.g g serv serv.g tanque  Pserv Asumiento Presion antes 6.5de barlatenemos: unidad de mtto. de cada consumo debe ser menor a 6.2 bar

DATOS DE CONSUMO: L Maquina de electroerosion: QM.1  125 hr PM.1  PM.1g  Patm.H  5.655 Bar

Pistola de soplado de aire:

PM.1g  5Barg

L QM.2.1  120 min

PM.2.1g  6Barg

L QM.2.2  100 min

LTub.Ppal.2  15000mm

PM.2.2g  6Barg

Cutilizacion.2.2  0.3 LTub.Ppal.2  15000 mm

LAcom.2  2500 mm

L QM.3  100 min

PM.3  PM.3g  Patm.H  4.655 Bar

Cutilizacion.2.1  0.02

LAcom.2  2500mm

PM.2.2  PM.2.2g  Patm.H  6.655 Bar

Maquina de medición:

LTub.Ppal.1  20000mm

LAcom.1  2500mm

PM.2.1  PM.2.1g  Patm.H  6.655 Bar

Centro de mecanizado:

Cutilizacion.1  1

PM.3g  4Barg

Cutilizacion.3  1 LTub.Ppal.3  11000mm

LAcom.3  2500mm

Se desea dimensionar la instalacion de aire comprimido, eligiendo los diametros de las tuberias, el compresor y el volumen del deposito mas adecuados. CALCULO DE LA INSTALACION 1. Dimensionamiento de la tuberias de la instalacion: Considerando la suposicion de consumos de aire mas desfavorables respecto a las perdidas de carga que se producen en la instalacion y esto es cuando se utilizan todos los consumos a la vez. 1.1 Predimensionamiento de los diametros de las tuberias: Para ello se considera:

m

Linea principal: 6 a 10 m/s

Vel Min.L.Ppal  6

Acometidas;

Vel Min.Acom.  15

15 a 20 m/s

s m s

Vel Max.L.Ppal  10 Vel Max.Acom.  20

m s m s

Determinacion del caudal de aire por cada una de las tuberias de la instalacion cuando todas las maquinas estan consmiendo aire comprimido a la vez. Si:

Q2

 P1   T2       Q1  P2   T1 

Donde el aire se encuentra a la misma temperatura de medicion entonces T2 = Y1. Entonces tenemos: PM.1 QMaq.Electroerosión  QM.1 Ptanque PM.2.1 QPistola.de.aire  QM.2.1 Ptanque PM.2.2 PM.3 L  Q  QMaq.de.medicion  Q   65.059 CNC M.2.2 P M.3 P min tanque tanque

L QMaq.Electroerosión  1.65 min L QPistola.de.aire  111.61 min L L QMaq.de.medicion QCNC  93.01 65.06 min min

Determinacion del diametro preliminar de la tuberia principal 3 3m

QT  QMaq.Electroerosión  QPistola.de.aire  QCNC  QMaq.de.medicion  4.52  10

Si:

s

2

Q

v A

v

 D 4

Entonces

DMin.Tub.Ppal 

DMax.Tub.Ppal 

QT 4 Vel Max.L.Ppal  

QT 4 Vel Min.L.Ppal  

 0.024 m

DMin.Tub.Ppal  24 mm

 0.031 m

DMax.Tub.Ppal  31 mm

Normalizando de acuerdo a catalogo tenemos:

DInt.Tub.Ppal  37mm

Determinacion del diametro preliminar de la tuberia de acometida o tuberia secundaria: Para ellos se utiliza el cauldal de la maquna que consume mas aire somrpimido y esto es: 3 3m

QMaq.2  QPistola.de.aire  QCNC  3.41  10

Si:

s

2

Q

v A

v

 D 4

Entonces

DMin.Tub.Acom. 

DMax.Tub.Acom. 

QMaq.2 4 Vel Max.Acom. 

QMaq.2 4 Vel Min.Acom. 

 0.015 m

DMin.Tub.Acom.  15 mm

 0.017 m

DMax.Tub.Acom.  17 mm

1.2 Calculo de perdidas de carga. comprobacion de Pmin antes de las unidades de mtto.: Utilizando el Nomograma siguiente tenemos:

Donde:

Q=[l/s]

En condiciones Normales

P=[bar] Presion en el tanque opresion de trabajo Dint=[mm] L=[m] Δ P=[bar] Longitud Diametro Perdida Presion nominal de interior en dela de latuberia tuberia la tuberia

Entonces para la acometida con mas flujo de aire comprimido se tiene: PM.2.1 NL QPistola.de.aire.Cond.Norm.  QM.2.1 QPistola.de.aire.Cond.Norm.  788.14 Patm.CN min PM.2.2 NL QCNC.Cond.Norm.  QM.2.2 QCNC.Cond.Norm.  656.79 Patm.CN min NL QAcometida.CN  QPistola.de.aire.Cond.Norm.  QCNC.Cond.Norm.  1444.93 min Entonces para entrar al nomogranama tenemos: NL QAcometida.CN  24.082 s Ptanque  7.155 bar

LAcom.2  2.5 m DInt.Tub.Acom.  13 mm P Acometida  0.1bar

Utilizando el nomograma tenemos: Entonces para la tuberia principal se tiene:

NL QPistola.de.aire.C.N.  788.14 min

QPistola.de.aire.C.N.  QPistola.de.aire.Cond.Norm. QCNC.C.N.  QCNC.Cond.Norm. PM.1 QMaq.Electroerosión.C.N.  QM.1 Patm.CN

NL QCNC.C.N.  656.79 min NL QMaq.Electroerosión.C.N.  11.627 min

PM.3 QMaq.de.Med.C.N.  QM.3 Patm.CN

NL QMaq.de.Med.C.N.  459.402 min

QT.1ra.Acom.CN  QMaq.Electroerosión.C.N.  QPistola.de.aire.C.N.  QCNC.C.N.  QMaq.de.Med.C.N. QT.2da.Acom.CN  QMaq.Electroerosión.C.N.  QPistola.de.aire.C.N.  QCNC.C.N. QT.3ra.Acom.CN  QMaq.Electroerosión.C.N. NL QT.1ra.Acom.CN  1915.96 min

NL QT.2da.Acom.CN  1456.56 min

NL QT.3ra.Acom.CN  11.63 min

Entonces para entrar al nomogranama tenemos: Perdida de presion hasta la PRIMERA ACOMETIDA NL QT.1ra.Acom.CN  32 s Ptanque  7.155 bar Utilizando el nomograma tenemos:

Perdida de presion hasta la SEGUNDA ACOMETIDA NL QT.2da.Acom.CN  24.28 s Ptanque  7.155 bar

Utilizando el nomograma tenemos:

LTub.Ppal.3  11 m DInt.Tub.Ppal  37 mm P 1ra.Acometida  0.006bar

LTub.Ppal.2  15 m DInt.Tub.Ppal  37 mm P 2da.Acometida  0.005bar

Perdida de presion hasta la TERCERA ACOMETIDA NL QP bar 0.19 T.3ra.Acom.CN  7.155  s tenemos: tanque el nomograma Utilizando

L  20 m mm DTub.Ppal.1 P  37 0.00001bar Int.Tub.Ppal 3ra.Acometida

Lo cual en el nomograma queda:

Donde:

Acometida Tuberia principal hasta la 1ra acometida Tuberia principal hasta la 3ra 2da acometida acometida

2. Seleccion del compresor: Considerando la suposicion de consumos de aire mas desfavorables respecto a las perdidas de carga que se producen en la instalacion y esto es cuando se utilizan todos los consumos a la vez. 2.1 Hipotesis de consumos: Emplando los coeficientes emripicos para corregir los caudales de consumo tenemos: Coeficiente de consumo: Cu.1  Cutilizacion.1  1

Cu.2.2  Cutilizacion.2.2  0.3

Cu.2.1  Cutilizacion.2.1  0.02

Cu.3  Cutilizacion.3  1

Coeficiente de simultaneidad:

CSimul  0.86

Entonces para nuestro caso: NL QM.E.C.N.  QMaq.Electroerosión.C.N.  11.627 min NL QM.M.C.N.  QMaq.de.Med.C.N.  459.402 min



 

NL QCNC.C.N.  656.79 min NL QP.A.C.N.  QPistola.de.aire.C.N.  788.144 min

 

 



QComp.Prel  CSimul   QM.E.C.N. Cu.1  QCNC.C.N. Cu.2.2  QP.A.C.N.  Cu.2.1  QM.M.C.N. Cu.3    NL QComp.Prel  9.8 s

2.2 Caudal que debe proporcionar el compresor: Coeficiente par afuturas ampliaciones: Coeficiente de perdidas por fugas

CM.A  1.3 CM.F  1.05

Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor:

CF.C  2 NL Qcomp  CM.A  CM.F CF.C  QComp.Prel  26.758 s Por tanto el caudal requerido para el compresor sera:

Utilizando un catalogo tenemos:

como se puede observar en el catalogo no hay un caudal para 26.758 NL/s, entonces elegimos el inmediato superior. Teniendo como primpresor a un GA 11C L Qcompresor  28.5 s

Donde se trabajara con un caudal de:

3 Calculo del volumen del deposito de regulacion: P  p S.Max  p S.Min  0.5 bar 3

m Qcompresor  1.71 min Patm.H  0.655 bar Zs  15 hr

1

Vol Dep 

15Qcompresor  Patm.H

Zs  P Vol Dep  134383.209 L

3

 134.383 m