Aire comprimido: qué es, cómo funciona y para qué se utiliza en la industria

El aire comprimido es una de las fuentes de energía más utilizadas dentro de plantas de manufactura, talleres y procesos industriales. Se encuentra presente en herramientas neumáticas, sistemas automatizados, líneas de ensamble, actuadores, válvulas, equipos de pintura y una gran variedad de aplicaciones productivas.

Aunque normalmente no es visible durante la operación, detrás de un sistema neumático existe toda una infraestructura encargada de generar, tratar, almacenar y distribuir el aire hasta los distintos puntos de consumo.

Comprender cómo se produce el aire comprimido, cuáles son sus principales características y para qué puede utilizarse ayuda a las empresas a diseñar sistemas más adecuados para sus necesidades de producción.

En Grupo TAFO trabajamos con soluciones de aire comprimido orientadas a aplicaciones industriales, desde la generación hasta su distribución dentro de la planta.

Aire comprimido: definición

Una definición de aire comprimido sencilla consiste en describirlo como aire atmosférico almacenado o transportado a una presión superior a la presión ambiental.

El aire que respiramos está formado por diferentes gases y ocupa un determinado volumen. Cuando ese aire entra a un compresor, el equipo reduce el espacio disponible para las moléculas y aumenta su presión.

De esta manera se almacena energía que posteriormente puede utilizarse para realizar diferentes trabajos.

Una vez producido, el aire puede enviarse hacia un tanque receptor y posteriormente pasar por sistemas de tratamiento antes de distribuirse mediante tuberías.

En una instalación industrial, el sistema puede estar conformado por:

• Compresores.
• Tanques receptores.
• Secadores.
• Filtros.
• Separadores de humedad.
• Sistemas de drenaje.
• Reguladores.
• Válvulas.
• Redes de tuberías.
• Puntos de consumo.

Por eso, hablar de aire comprimido implica mucho más que hablar únicamente del compresor.

Compresión de aire: ¿cómo se genera?

La compresión de aire es el proceso mediante el cual se incrementa la presión del aire reduciendo su volumen.

El compresor toma aire atmosférico a través de su sistema de admisión y lo conduce hacia un mecanismo de compresión.

Dependiendo de la tecnología utilizada, este proceso puede realizarse mediante rotores de tornillo, pistones, impulsores centrífugos u otros mecanismos.

Después de comprimirse, el aire puede alcanzar temperaturas elevadas, por lo que muchos sistemas incluyen etapas de enfriamiento.

Posteriormente puede pasar hacia un tanque receptor, donde se almacena temporalmente y se estabilizan algunas variaciones en la demanda.

Antes de llegar a las máquinas, también puede ser necesario eliminar humedad, partículas y otros contaminantes mediante secadores y filtros.

Finalmente, una red de tuberías transporta el aire hacia herramientas, equipos y líneas de producción.

Para qué sirve el aire comprimido

Comprender para qué sirve el aire comprimido permite entender por qué muchas plantas lo consideran una infraestructura fundamental.

El aire comprimido puede transformarse nuevamente en movimiento o fuerza mediante dispositivos neumáticos.

Por ejemplo, puede utilizarse para accionar:

• Cilindros.
• Actuadores.
• Válvulas.
• Herramientas neumáticas.
• Equipos de ensamble.
• Sistemas de sujeción.
• Pistolas de pintura.
• Sistemas de soplado.
• Equipos de empaque.
• Maquinaria automatizada.

En una planta automotriz puede utilizarse para herramientas de ensamble y equipos automatizados.

En la industria electrónica puede alimentar herramientas neumáticas de precisión y mecanismos utilizados en estaciones de producción.

En procesos metalmecánicos puede emplearse para accionar herramientas, sujetar piezas o apoyar diferentes operaciones de manufactura.

Por esta versatilidad, una misma red puede distribuir aire hacia diferentes áreas de una instalación industrial.

Características del aire comprimido

Entre las principales características del aire comprimido se encuentra su capacidad para almacenar y transmitir energía mediante una red de distribución.

Una planta puede producir el aire en un área determinada y transportarlo mediante tuberías hacia diferentes máquinas ubicadas a decenas o incluso cientos de metros.

Otra característica importante es que puede regularse.

Cada proceso puede requerir diferentes niveles de presión, por lo que mediante reguladores y componentes neumáticos es posible adaptar las condiciones del aire antes de que llegue al punto de consumo.

También puede almacenarse temporalmente dentro de tanques receptores.

Estos depósitos ayudan a responder a cambios momentáneos de demanda y pueden contribuir a mantener mayor estabilidad en el sistema.

Sin embargo, producir aire comprimido requiere energía, por lo que su generación y distribución deben diseñarse adecuadamente.

Propiedades del aire comprimido

Las propiedades del aire comprimido explican buena parte de sus aplicaciones industriales.

Una de ellas es su capacidad de expandirse. Cuando el aire almacenado a determinada presión se libera hacia un dispositivo neumático, esa expansión puede convertirse en movimiento mecánico.

También es compresible, a diferencia de los líquidos utilizados en sistemas hidráulicos. Esta característica permite almacenar cierta cantidad de energía dentro de recipientes diseñados para trabajar a presión.

El aire también contiene humedad.

Cuando el aire atmosférico es comprimido y posteriormente enfriado, parte del vapor de agua puede convertirse en condensado.

Por esta razón, muchos sistemas industriales requieren secadores, filtros y sistemas de drenaje.

La calidad necesaria dependerá del proceso: algunas aplicaciones toleran determinados niveles de humedad o partículas, mientras otras necesitan condiciones mucho más controladas.

Aire comprimido para automatización industrial

Una de las aplicaciones más importantes del aire comprimido se encuentra en la automatización.

Los sistemas neumáticos permiten generar movimientos repetitivos mediante cilindros y actuadores.

Estos componentes pueden realizar operaciones como:

• Empujar.
• Sujetar.
• Levantar.
• Posicionar.
• Abrir.
• Cerrar.
• Girar.
• Desplazar piezas.

En una línea de producción pueden existir decenas o incluso cientos de componentes neumáticos funcionando como parte de diferentes estaciones.

La confiabilidad del suministro se vuelve entonces fundamental.

Una caída importante de presión puede provocar que determinados equipos no funcionen correctamente y afectar el desempeño de toda una línea.

La importancia de la presión y el caudal

Para que un sistema funcione correctamente no basta con producir aire.

Es necesario proporcionar la presión y el caudal que los equipos necesitan.

El caudal representa la cantidad de aire disponible durante determinado periodo, mientras que la presión representa la fuerza con la que ese aire se encuentra dentro del sistema.

Un compresor insuficiente puede no proporcionar el volumen requerido cuando varias máquinas funcionan simultáneamente.

También pueden existir pérdidas de presión provocadas por tuberías demasiado pequeñas, recorridos extensos, filtros saturados, conexiones o fugas.

Por eso, antes de dimensionar una instalación es recomendable conocer los consumos individuales y simultáneos de los equipos.

Calidad del aire comprimido

No todos los procesos necesitan la misma calidad de aire.

En algunas aplicaciones, pequeñas cantidades de humedad o contaminantes pueden no representar un problema significativo.

En otras industrias, la calidad puede ser crítica.

Para controlar estas condiciones pueden utilizarse:

• Secadores refrigerativos.
• Secadores desecantes.
• Filtros de partículas.
• Filtros coalescentes.
• Separadores de humedad.
• Sistemas de tratamiento de condensados.

La selección depende de la aplicación y de los requerimientos del proceso.

El objetivo es entregar aire en las condiciones adecuadas sin instalar tratamientos innecesarios que aumenten la inversión y el consumo energético.

La red de distribución también es parte del sistema

Un buen sistema de generación puede perder eficiencia si la red de tuberías está mal diseñada.

El aire debe desplazarse desde el cuarto de compresores hasta las diferentes zonas de consumo procurando reducir las pérdidas de presión.

Para ello deben analizarse aspectos como:

• Diámetro de las tuberías.
• Longitud de los recorridos.
• Número de conexiones.
• Distribución de las bajadas.
• Demanda de cada área.
• Posibles ampliaciones futuras.

También es importante controlar las fugas.

Una fuga aparentemente pequeña representa aire que previamente tuvo que ser comprimido utilizando energía eléctrica.

Cuando existen múltiples fugas, el compresor puede trabajar durante más tiempo para mantener las condiciones requeridas.

¿Cómo mejorar un sistema de aire comprimido industrial?

La eficiencia no depende únicamente de instalar un compresor nuevo.

Antes de modificar un sistema conviene analizar cómo está funcionando actualmente.

Puede ser necesario revisar la demanda real, presión de operación, fugas, almacenamiento, tratamiento y distribución.

También conviene identificar si los compresores están operando de manera adecuada respecto al consumo de la planta.

En instalaciones que han crecido durante varios años, es frecuente que nuevas máquinas se conecten a una red originalmente diseñada para una demanda menor.

Realizar una evaluación permite detectar restricciones y determinar si realmente es necesario aumentar la capacidad o si existen oportunidades de mejorar la infraestructura existente.

Soluciones de aire comprimido industrial con Grupo TAFO

El aire comprimido puede ser esencial para la productividad de una planta, pero su desempeño depende de todos los elementos que forman el sistema.

La generación, almacenamiento, tratamiento, distribución y mantenimiento deben trabajar de manera coordinada para suministrar aire con las condiciones que necesitan los procesos productivos.

En Grupo TAFO apoyamos a empresas industriales en proyectos relacionados con sistemas de aire comprimido, incluyendo selección de equipos, integración de componentes, instalación y redes de distribución.

Si tu planta necesita instalar un nuevo sistema, ampliar capacidad o revisar el funcionamiento de una instalación existente, podemos ayudarte a evaluar las condiciones de operación y desarrollar una solución adecuada para tus necesidades de producción.