Cómo dimensionar el aire comprimido para vibradores de vagones

Un compresor mal dimensionado es una causa habitual de que un vibrador para vagones «no tire». El equipo está bien: lo que falta es aire. El cálculo no se hace por instalación, sino por número de equipos funcionando a la vez.

Las cifras base

La presión de trabajo de nuestros equipos neumáticos es de 7 bar. El consumo de aire se indica por vibrador: VH-500, VH-500T y VH-500R — 2,8 m³/min; VH-200 — 2,5 m³/min; el martillo Rockhammer RH-200 — 2,5 m³/min.

Ejemplo de cálculo

Se instalan dos VH-500 por vagón. Durante el trabajo hacen falta 2 × 2,8 = 5,6 m³/min a 7 bar. Si se atienden dos vagones a la vez, ya son 11,2 m³/min. El compresor se dimensiona con margen para pérdidas en la línea y simultaneidad.

Adónde va el aire antes de llegar al vibrador

El compresor rara vez es el único culpable. En una red de aire bien diseñada, la pérdida total de presión del compresor al punto de uso se mantiene entre 1,0 y 1,5 bar. Si el compresor marca 7 bar y el manómetro del vibrador 5, el problema está en la tubería, no en el equipo.

La tentación de subir la presión del compresor cuesta dinero de forma continua: cada bar adicional de descarga significa aproximadamente un 7 % más de potencia consumida. El cuello de botella sigue donde estaba y la factura eléctrica crece durante toda la vida de la instalación.

El segundo factor es el depósito. Un vibrador para vagones trabaja por impulsos y no con caudal constante, por lo que la demanda de pico supera la media, y un depósito cerca del punto de uso suaviza esos picos. Una regla práctica habitual es de 3 a 4 galones de volumen por CFM con control carga/vacío y de 4 a 6 con variador de frecuencia — en métrico, unos 0,4 a 0,55 litros por litro por minuto de demanda. Para un par de VH-500 (5,6 m³/min) resulta un depósito de unos 2 a 3 m³.

Calidad del aire: ISO 8573-1

La norma internacional ISO 8573-1 cubre tres contaminantes: partículas sólidas, agua y aceite. El agua se especifica mediante el punto de rocío a presión (PDP). La clase 4 es +3 °C, la clase 3 es −20 °C, la clase 2 es −40 °C y la clase 1 es −70 °C o inferior. Las medidas se refieren a condiciones de referencia de 20 °C y 7 bar, exactamente nuestra presión de trabajo.

La regla de los diez grados: por qué un secador estándar no basta en invierno

La regla general de ingeniería dice que el punto de rocío a presión debe estar al menos 10 °C por debajo de la temperatura más baja que encontrará cualquier parte del sistema. Si la línea va por el exterior, el cálculo se hace para el exterior, no para la nave calefactada.

Un secador frigorífico enfría el aire hasta unos +3 °C, es decir, clase 4 ISO. Suficiente en verano, inútil en invierno: a −20 °C en el exterior la humedad se congela en la línea. Un funcionamiento fiable a −30 °C exige un punto de rocío en torno a −40 °C — clase 2, lo que significa un secador de adsorción.

Por eso mismo el aire secado y el aceite especial son una condición, y no un deseo, en la versión de baja temperatura. Sin secado, lo primero que se detiene es la máquina, no la descarga.

Qué enviar al ingeniero

Para revisar su red de aire comprimido: presión disponible y caudal del compresor, longitud y diámetro de la línea, volumen del depósito, cuántos vagones se atienden a la vez, la temperatura mínima de invierno en la planta y el tipo de secador, si lo hay.