ES2289075T3 - Sistema para producir y distribuir aire comprimido. - Google Patents

Abstract

Un sistema para producir y distribuir aire comprimido que comprende: una fuente (20) de aire comprimido; al menos un compresor (21) que tiene conectado al mismo una tubería de succión (22) para la admisión de aire desde la fuente (20) de aire comprimido y una tubería de salida (23) para aire comprimido mediante dicho al menos un compresor; y una tubería de distribución (26) conectada a la tubería de salida (23) para distribuir aire a los sitios de uso (25), caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente una tubería de retorno (27) dispuesta entre la tubería de succión (22) y al menos un sitio de uso (25) para recibir aire de presión reducida en el mismo y suministrarlo de nuevo a dicho al menos un compresor (21); y un equipo (24) proporcionado entre la tubería de succión (22) y la fuente (20) de aire comprimido para controlar la admisión de aire desde la fuente (20) de aire comprimido.

Description

Sistema para producir y distribuir aire comprimido.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para producir y distribuir aire comprimido que comprende al menos un compresor que tiene conectado al mismo una tubería de succión para la admisión de aire y una tubería de salida para el aire comprimido mediante al menos un compresor, y tuberías de distribución conectadas a la tubería de salida para distribuir aire a los sitios de uso.

La invención se refiere también a un sistema para producir y distribuir aire comprimido conocido por ejemplo a partir del documento DE-A-2410832, que comprende al menos un compresor que tiene conectado al mismo medios para admitir aire de succión y un canal de salida para aire comprimido mediante al menos un compresor, y tuberías de distribución conectadas al canal de salida para distribuir aire a los sitios de uso.

La invención se refiere por lo tanto a sistemas de aire industrial e instrumental, en los que el nivel de presión convencional es de 10 a 15 bar o menor, en el que el punto de rocío presurizado del aire comprimido generalmente es apropiado para el propósito pretendido, es decir, incluso -40ºC, y en el que la longitud del colector y las tuberías de distribución puede ser de varios kilómetros.

En un sistema de aire comprimido convencional, descrito anteriormente, el aire comprimido, después de ser tratado se descarga a la atmósfera después de su uso. Por consiguiente, los compresores generalmente obtienen aire no tratado para compresión desde la atmósfera a través de una tubería de succión. Como el aire de succión contiene partículas de suciedad, normalmente necesita ser filtrado la primera vez que entra al filtro de succión antes de entrar al compresor y se usa. La filtración provoca una cierta presión negativa en la tubería de succión dependiendo de la finura de filtrado y el grado de contaminación del filtro, que a su vez aumenta los requisitos energéticos del compresor en alguna extensión. Además, el filtro de succión requiere revisión y mantenimiento, que provoca costes adicionales a la producción de aire comprimido. El aire de succión a menudo contiene también componentes de gas cáustico que entra en el compresor con el aire de succión y pueden provocar corrosión en el espacio de compresión de aire del compresor, cuando se calientan durante la compresión y cuando aumenta la concentración.

Una situación especialmente mala en este respecto existe en compresores no lubricados, es decir compresores secos, de tornillo y pistón, en los que el aceite no los protege de la corrosión. Para eliminar este problema habitual, las partes internas de estos compresores se hacen de materiales resistentes a corrosión. Por ejemplo, las unidades de tornillo de un compresor de tornillo no lubricado están recubiertas con Kevlar o algún otro recubrimiento o se hacen de materiales resistentes a corrosión. De esta manera, el precio de estos compresores es alto debido a los altos costes de fabricación de los elementos de tornillo, por ejemplo.

En los compresores lubricados de tornillo y rotatorios, también, los componentes gaseosos externos pueden terminar con el aceite refrigerante y de sellado que circula, debilitando sus propiedades y en consecuencia provocando deterioro en la lubricación. Esto explica por qué hay que cambiar el aceite relativamente a menudo. El aceite es relativamente caro porque en esta tarea se requiere que tenga muchas propiedades especiales. Debido a los asuntos anteriores, la producción de aire comprimido provoca costes fijos y variables considerables cuando se realiza mediante un compresor de tornillo, por ejemplo.

El aire de succión siempre contiene humedad porque el aire siempre contiene vapor de agua. Es necesario retirar el agua del aire comprimido antes de su uso. Un requisito puede ser que el punto de rocío presurizado máximo sea -20ºC, por ejemplo, lo que significa que el agua no condensa en la tubería cuando el aire comprimido permanece a una temperatura por encima de dicho nivel y la tubería no se congela. Para este propósito, los sistemas de aire comprimido están equipados con sistemas de eliminación de agua y diferentes tipos de secadores para conseguir el punto de rocío presurizado deseado. Para el mismo propósito, se necesita un número considerable de otros componentes, tales como diferentes tipos de reductores de agua y enfriadores posteriores para disminuir la temperatura del aire comprimido y diferentes tipos de filtros, cuyo número depende del tipo de compresor, por ejemplo. La cantidad de agua retirada puede ser muy grande, tal como 100 litros por 24 horas.

Los compresores lubricados con aceite, por ejemplo, típicamente tienen siempre un filtro externo (localizado después del equipo compresor) que separa aceite grueso y fino antes del secador de adsorción real. Además, algunos de estos compresores tienen filtros de separación internos para separar aceite en gotas y en aerosol integrado con el equipo compresor. Después del secador de adsorción usado a menudo, hay también un filtro de separación de polvo y en ocasiones incluso un filtro de carbón activo y filtro bacteriano. Los compresores de tornillo lubricado con aceite tienen también una trampa de aceite con el propósito de separar el aceite, que ha terminado en el aire comprimido desde la refrigeración con aceite del compresor, y el agua condensada entre sí. El condensado de agua normalmente se lleva a una alcantarilla, incluso aunque en esta etapa tenga algo de residuo de aceite. Las trampas de aceite no retiran todos los contaminantes del agua transportados posiblemente junto con el aire de succión.

Todo lo descrito anteriormente se denomina post-tratamiento de aire comprimido, en el que partículas sólidas, aceite y agua se retiran del aire comprimido. El equipo correspondiente se denomina sistema de post-tratamiento de aire comprimido. El sistema de post-tratamiento más completo se encuentra en los sistemas de compresor de tornillo sellado con aceite usados muy habitualmente, en los que esencialmente el componente más importante del sistema de post-tratamiento es el secador, aunque numerosos filtros y otros equipos son necesarios también para la retirada de aceite. El grado de separación de estos en cada caso durante el post-tratamiento depende de la clase y calidad del aire comprimido requerido de acuerdo con la norma ISO 8573.

El post-tratamiento de aire comprimido constituye aproximadamente el 25% del precio del aire comprimido. Este incluye costes fijos, también, aunque principalmente los costes son costes variables de los cuales la parte de energía es significativa. Los filtros, por ejemplo, típicamente provocan una perdida de presión total de 1.500 kPa dependiendo de su grado de contaminación, que significa casi un 10% de aumento de la energía requerida para producir aire comprimido, porque los compresores deben funcionar con un suministro de presión que es mayor que la extensión de esta pérdida de presión. El equipo de post-tratamiento requiere una gran cantidad de revisión y mantenimiento que hace aumentar también los costes variables.

En compresores lubricados, especialmente en compresores de tornillo sellados con aceite y rotatorios, la temperatura del aire comprimido no puede disminuirse por debajo de un cierto nivel, porque después el aire húmedo que viene de la tubería de succión volverá a condensarse en agua en el compresor y el aceite usado para refrigerar y sellar se batirá junto con el agua en una emulsión según giran los rotores. Como una sustancia pastosa, esta emulsión provocará el bloqueo de los filtros, y el aceite atrapado no funcionará como se desea, porque el aceite y el agua forman una mezcla que el presente equipo no puede separar. En su momento, si no se hace nada, esto conduce a la detención de la producción de aire comprimido que puede provocar una parada en la producción de la planta industrial.

Por esta razón, en estos compresores, la temperatura del aire de succión y el aire de salida del compresor debe mantenerse generalmente al menos a +60ºC dependiendo de la temperatura del aire de succión. A su vez, esto da como resultado la necesidad de controlar la refrigeración del aire comprimido, en otras palabras la temperatura y/o flujo volumétrico de aceite de refrigeración frío que se pulveriza en el espacio entre los rotores, de manera que la temperatura del aire a comprimir no caerá demasiado. Esto significa también que el proceso de compresión en el compresor es isentrópico con un exponente isentrópico de casi 1,3. La compresión está lejos de un proceso de compresión ideal que requiere la menor cantidad de energía y que tiene lugar a una temperatura constante, es decir un proceso de compresión isotérmico. Esto significa que el consumo de energía específico del compresor es alto. La eficacia isotérmica de estos compresores es probablemente del orden del 70%, por lo que se consume aproximadamente un 30% más de energía en el compresor que en la compresión ideal a temperatura constante.

Breve descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de aire comprimido, en el que los problemas mencionados anteriormente se eliminan al menos fundamentalmente. Esto se consigue mediante la característica de la reivindicación 1.

La idea básica de la invención es, por lo tanto, que al menos algo del aire usado en el sistema permanezca en el sistema y por consiguiente no sea necesario secarlo después de varias veces de compresión. Esto da como resultado un ahorro de coste inmediato. Cuanto mayor sea cantidad de aire del sistema que puede mantenerse dentro del sistema, mayores serán los ahorros.

En el sistema de aire comprimido de la invención, el aire comprimido secado usado en el sistema de distribución se devuelve al compresor como aire de succión (del compresor). Este aire a comprimir se seca y es de alta calidad, y la retirada del calor de compresión del tornillo sellado con aceite o refrigerado con aceite y compresores rotatorios pueden mejorarse fácilmente en una extensión tal que la compresión se realiza casi isotérmicamente en el compresor, porque la humedad del aire de succión no puede causar problemas ahora con la separación de aceite del compresor. De esta manera, se consigue un ahorro de hasta el 20% en el consumo de energía requerida para producir aire comprimido. Otras ventajas incluyen una mejora significativa en la separación de aceite en el tornillo y compresores rotatorios que tienen un sistema de separación de aire interno porque el aceite pulverizado a la menor temperatura de compresión permanece en formato gota o aerosol y de esta manera puede retirarse más fácilmente del aire comprimido que ya está dentro del compresor. En los presentes compresores, en los que la compresión es isentrópica y por lo tanto el aire comprimido está caliente, el aceite entra en forma de vapor en la tubería y no es posible retirarlo completamente e incluso reducir la cantidad requiere sistemas de filtrado específicos.

Debido a que el sistema de aire comprimido de la invención puede cerrarse completamente y si no hay fugas en el mismo, también es posible usar otros gases distintos del aire externo, tal como gas nitrógeno seco, como medio. Todos los tipos de compresor pueden comprimir gas nitrógeno. Si hay fugas en el sistema, pueden detectarse y medirse fácilmente. Las fugas pueden compensarse de muchas maneras, por ejemplo mediante un compresor separado que produce aire seco, o si hay otras fuentes de aire seco, sustituyendo el aire de los mismos. La circulación de aire seco se mantiene uniforme en el sistema.

Debido a que la humedad no entra en el sistema con el aire de succión, como en los sistemas de aire comprimido abierto convencionales, un sistema sin fugas completo no requiere post-tratamiento.

En compresores de tornillo sellado con aceite, la trampa de aceite también se hace innecesaria. Como resultado de esto, el compresor puede funcionar usando una presión menor, porque no hay pérdida de presión en el equipo de post-tratamiento, que en un sistema de aire industrial convencional puede ser tan alto como 1.500 kPa. Esto significa que la salida del compresor disminuye aproximadamente en un 10%, porque la energía específica disminuye fuertemente cuando la presión de suministro del compresor disminuye. Además, la recuperación que consume energía de los secadores de absorción, o en el caso de un secador refrigerante, la energía eléctrica requerida para hacer funcionar el compresor de refrigeración, se omite.

La tubería de retorno, que puede estar conectada a la conexión de aire de succión del compresor, tampoco requiere aparentemente un filtro de succión para retirar mecánicamente las partículas y los gases cáusticos no entran en el sistema junto con el aire de succión, por lo que las partes internas del compresor no se corroen. Los compresores pueden ser entonces compresores baratos sin espacios de compresión y desplazamiento protegidos de corrosión. El ruido transmitido desde la tubería de succión al entorno se reduce también.

El aire de succión de un compresor de aire comprimido normalmente se toma de un espacio que tiene un aire de calidad tan buena como sea posible: un grado mínimo de polvo, sin gases cáusticos, sin gases de escape del motor de combustión, etc. La tubería de succión se localiza mejor en un lado orientado al sur o al este, donde la temperatura durante el verano sea tan baja como sea posible. Estos factores limitan la selección de la localización del compresor o centro del compresor. Dicha limitación no existe en el sistema de aire comprimido de la invención, y los compresores pueden localizarse libremente, por ejemplo en el exterior. No hay peligro de fallo incluso durante las heladas, si se usan cambiadores de calor que funcionan al aire. El punto del rocío presurizado del aire a comprimir se espera entonces que sea suficientemente bajo, en otras palabras, el aire debe estar tan seco que el agua no se condensa desde el aire comprimido ni se congela incluso durante temperaturas muy por debajo de cero.

En sistemas de aire comprimido convencionales, los siguientes aparatos de tratamiento de aire comprimido son necesarios en el orden dado por ejemplo cuando el punto de rocío presurizado es -40ºC, como en sistemas de instrumentación neumáticos, y se usa un compresor de rocío sellado con aceite: una unidad compresora real, que contiene, integrado en el mismo equipo, un filtro de aire de succión, una unidad de rocío que genera presión real y un ciclo bifásico de separación de aceite y combinación de filtro; un tanque de aire comprimido; un filtro de separación de aceite; un filtro de separación de aceite fino; un secador por adsorción; un filtro de polvo; y en ocasiones un filtro de carbono activo y un filtro bactericida. Además, se necesita también una trampa de aceite. El sistema de aire comprimido de la presente invención no requiere el filtro de aire de succión, tanque de aire comprimido o los otros filtros de presión, si se usa en el caso especial en el que el compresor es un compresor de tornillo sellado con aire y el aire de succión se trata de manera que su punto de rocío presurizado sea suficientemente bajo y no contenga impurezas mecánicas. El secador de absorción y la trampa de aceite se hacen por lo tanto innecesarios. De esta manera, todos los dispositivos de post-tratamiento son innecesarios. Además, el proceso de compresión del compresor puede hacerse casi isotérmico mejorando en una extensión suficiente la refrigeración con aceite dirigida al aire que se comprime entre los elementos de tornillo. Esto es posible, porque no hay humedad en el aire de succión. La separación de aceite interno del equipo compresor se mejora entonces de manera que prácticamente todo el aceite se separa, porque no se genera vapor de aceite debido a la baja temperatura de compresión. Si con el propósito de ahorra energía, tiene que usarse una presión mayor que la atmosférica en la tubería de succión, la resistencia a presión del lado de succión puede cambiarse fácilmente en un compresor convencional y en una situación en la que el compresor en circulación sea un compresor de impulso, es decir un compresor de impulso de presión.

Si el sistema de la invención no tiene fugas, también es posible usar económicamente otros gases distintos del aire en el mismo. Uno de dichos gases es nitrógeno. En un sistema cerrado tal como el descrito en este documento, no son necesarios medios para secar el gas. Únicamente cuando se usa el sistema, es necesario aire secado o un medio diferente para secar el aire suministrado al sistema.

En los sitios de uso, a partir de los cuales el aire comprimido se conduce a la tubería de retorno, el sistema de la invención hace posible también un procedimiento, en el que después del sitio de uso, la presión de aire no es la presión atmosférica normal sino significativamente mayor que esta. Este tipo de aire comprimido conectado a un ciclo de retorno puede disponerse por lo tanto para tener primero una presión de 10 bar y posteriormente una presión de 3 bar, en cuyo caso la diferencia de presión respecto al accionador es de 7 bares. Dependiendo de las propiedades del compresor, se necesita aproximadamente un 40% menos de energía para elevar la presión del aire de 3 bar a 10 bar que cuando se eleva la presión del aire comprimido de 0 bar a 7 bar. De esta manera, el uso de un nivel de presión mayor que la presión atmosférica normal después de la unidad, y en consecuencia en la tubería de succión del compresor, reduce también significativamente los costes de operación del sistema. Esto es posible, debido a la fuerza de un cilindro de doble acción, por ejemplo es igual en ambos casos.

Si el sistema no puede cerrarse completamente debido a los accionadores de aire comprimido, tales como accionadores de soplado, impresión por pulverización, o de tubería neumática, en los que el aire no puede recuperarse, se requiere en el sistema un medio para sustituir el aire retirado. Dicho medio puede ser una segunda tubería de succión conectada a dicho al menos un compresor para suministrar el aire de sustitución, pudiendo ser dicho aire de sustitución aire externo no tratado respecto a humedad que se seca y sustancialmente se libera de humedad. Si se usa aire húmedo, el sistema necesita un secador, a través del cual este aire de sustitución húmedo se utiliza para conseguir el punto de rocío deseado. En este caso también, sólo es necesario sustituir y secar una parte del aire en el sistema, y de esta manera la capacidad de secado del sistema puede disminuir significativamente como en sistemas de aire comprimido convencionales. La sustitución del aire que entra puede disponerse para que sea periódica, es decir, para que ocurra únicamente cuando la presión en la tubería de retorno disminuye demasiado. El secado entonces necesita realizarse también únicamente periódicamente, lo que conduce a ahorros significativos en los costes de producción.

En otra alternativa, especialmente si la necesidad de aire de sustitución es grande, el aire requerido por el accionador de soplado se suministra con los compresores originales que tienen secadores. Su propio sistema cerrado que tiene un compresor de circulación puede usarse para los accionadores, en los que el aire de escape puede recuperarse. Debido a que este segundo sistema está en la tubería de distribución en la zona, en la que el aire ya está seco, no se necesita un secador en este sistema. El llenado del sistema y la posible compensación de fugas en este sistema puede realizarse fácilmente usando la tubería de distribución del sistema anterior.

Breve descripción de las figuras

A continuación, el sistema para producir y distribuir aire comprimido de acuerdo con la invención se describirá con mayor detalle con referencia al dibujo adjunto, en el que

La Figura 1 es un diagrama muy simplificado de una primera realización ejemplar del sistema de la invención, y

La Figura 2 es un diagrama muy simplificado de una segunda realización ejemplar del sistema de la invención.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra a modo de ejemplo un diagrama muy simplificado de una primera realización del sistema de la invención. Este diagrama incluye únicamente los componentes de un sistema de aire comprimido que son esenciales para la invención. De esta manera, por claridad, los dispositivos convencionales y, en parte necesarios de los sistemas de aire comprimido tales como dispositivos de post-tratamiento para el aire producido en el compresor, por ejemplo un post-refrigerador, tanque de aire comprimido, secador, separadores de aceite o dispositivos de separación de otras partículas sólidas, no se
muestran.

El sistema mostrado de forma general en la Figura 1 comprende un compresor 1 con una tubería de succión 2 y una tubería de salida 3 conectada a ella. La tubería de salida 3 está conectada a la tubería de distribución de aire comprimido 4 que conduce a dispositivos 5, desde los que puede recuperarse el aire de salida. A partir de los dispositivos 5, una tubería de retorno 7 conduce a un tanque de aire 8 que, a su vez, está conectado a la tubería de succión 2 del compresor 1. El tanque 8, sin embargo, no está necesariamente en el sistema, especialmente si el volumen de la tubería de retorno es suficiente por sí mismos. Si el sistema no contiene un accionador, tal como un accionador de soplado o similar, en el que el aire no puede recuperarse, como se muestra mediante una línea de puntos y marcado con el número de referencia 6, el sistema puede cerrarse completamente. Todo el aire comprimido conducido a los sitios de uso 5 se recupera después a la tubería de retorno 7 y puede devolverse al compresor 1. Este tipo de sistema puede implantarse también fácilmente en los accionadores de aire comprimido usados actualmente. Por ejemplo, es posible guiar el aire descargado desde las válvulas de control de las unidades de regulación, a través de las cuales el aire se reduce en las descargas de presión, a la tubería de retorno de un compresor de circulación. En la Figura 1, el equipo 9 representa el equipo de postratamiento de aire comprimido con cualquier posible secador, a través del cual el aire no comprimido puede, si fuera necesario, accionarse en conexión con el post-tratamiento; o puede desviarse, si fuera necesario. La tubería de retorno 7, es decir el medio para recibir el aire de presión reducida en uno o más sitios de uso 5 y para suministrarlo de nuevo a al menos un compresor, devuelve de esta manera el aire comprimido al lado de entrada del compresor, es decir directa o indirectamente a la tubería de succión. La tubería de succión es el medio para llevar el aire de succión al compresor. En la Figura 1, el aire de retorno en la tubería de retorno 7 viene a través del tanque 8 a la tubería de succión, y en correspondencia, es posible usar por ejemplo una implementación en la que el retorno del aire de retorno en la tubería de retorno sea a través de un tanque de presión intermedia entre la primera y segunda fases del compresor en el lado de succión de la segunda fase del compresor, si el compresor es un compresor bifásico.

La invención puede examinarse también en un sistema para producir y distribuir aire comprimido que comprende al menos un compresor 1 o 21 con medios 2 o 22 para la admisión de aire de succión conectados al mismo y un canal de salida 3 o 23 para aire comprimido mediante al menos un compresor, y tuberías de distribución 4 o 26 conectadas al canal de salida 3 o 23 para distribuir aire a los sitios de uso 5, 6 o 25. El sistema comprende adicionalmente medios de retorno 7 o 27 para recibir aire reducido en presión en el sitio de uso y suministrarlo de nuevo a dicho al menos un compresor 1 o 21. Los medios 2 o 22 para admisión de aire de succión comprenden una tubería de succión 2 o 22 y el medio de retorno comprende una tubería de retorno 7 o 27.

Si el sistema está completamente cerrado y no necesita aire del exterior, no entra humedad externa al sistema y no es necesario usar un secador que proporciona aire suficientemente seco cuando el sistema está lleno. El llenado con aire seco puede realizarse mediante un sistema de llenado diferente que incluye un secador adecuado o usando aire presurizado que esté secado suficientemente para que no contenga humedad cuando se produce. Aunque el sistema de la Figura 1 en su forma más convencional contiene aire como gas presurizado, su estructura cerrada permite también el uso de algún otro gas tal como nitrógeno, si este es especialmente ventajoso debido a la estructura de los accionadores, tal como las unidades de regulación.

Debido a que el sistema de la figura 1 en principio no tiene un secador y no hay necesidad de uno, una cantidad significativa, tal como un cuarto, de los costes de producción de aire comprimido pueden ahorrase en comparación con un sistema convencional que no tiene circulación y en el que siempre es necesario secar todo el aire usado en el sistema.

El sistema de la Figura 1 también hace posible elevar los niveles de presión de los accionadores, si las estructuras de los accionadores son adecuadas para la mayor presión. Por ejemplo, es posible usar el sistema de manera que la presión de la tubería de distribución después del compresor sea de 14 bar, por ejemplo, y la presión en la tubería de retorno después del accionador sea de 7 bar. La energía necesaria por el compresor del sistema es sólo únicamente aproximadamente el 30% de la potencia que sería necesaria si el sistema se usara de manera que la presión después del compresor fuera de 7 bar y la presión en la tubería de retorno fuera de 0 bar, es decir a presión atmosférica. Los valores numéricos anteriores son únicamente un ejemplo de qué aumento del nivel de presión general del sistema puede conseguirse en ahorro de costes. Es más probable que los niveles de presión deban mantenerse por debajo de los descritos anteriormente especialmente debido al hecho de que los accionadores el aire comprimido convencional no son adecuados para usar a las presiones descritas anteriormente. En cualquier caso, la generación de una diferencia de presión operativa normal es una dicha manera de que un contador de presión predefinido prevalece también después de conducir el accionador a un ahorro de coste significativo.

Una línea discontinua en la Figura 1 muestra un accionador de aire comprimido 6 que se cree que es un accionador de soplado, es decir, un accionador en el que el aire comprimido no puede recuperarse. Por lo tanto, el aire escapa del sistema a través del mismo. Para sustituir el aire escapado, el compresor 1 está equipado con una segunda entrada 10 mostrada con una línea discontinua. Si el aire normal, es decir, el aire que aún tiene humedad se lleva a través de esta entrada, un equipo de de post-tratamiento 9 que incluye secadores, que se muestra como una línea discontinua, debe incluirse en el sistema para retirar la humedad en este aire de sustitución. Una válvula 14 mostrada también mediante una línea discontinua cierra después la tubería directa de conexión 3. Si el aire pre-secado se suministra a la entrada 10, el secador naturalmente no es necesario o puede evitarse. En cualquier caso, el equipo de post-tratamiento 9 puede tener una cabida y capacidad de retirada de humedad significativamente menor, porque sólo necesita secar el aire requerido por el accionador de secado 6. El equipo de post-tratamiento 9 puede usarse también de manera que el aire se haga circular a través de él únicamente cuando el accionador, que deja escapar el aire del sistema, está funcionando. Por lo tanto, no es necesario mantener el equipo de post-tratamiento en uso continuo, lo que también ahorra energía. En dicho caso, no hay pérdida de presión porque el aire se hace pasar a través del equipo de post-tratamiento 9.

El accionador de soplado 6 se cree alternativamente que representa las fugas que existen en la mayor parte de sistemas de aire comprimido. Si el sistema se cierra completamente de otra manera, las fugas en el sistema pueden detectarse muy fácilmente y de forma fiable y su tamaño medirse en el sistema de la Figura 1. En concreto, si existen fugas en la tubería esto da como resultado una disminución inmediata en la presión en el lado de presión del compresor 1, si el suministro de presión del compresor se mantiene constante. Esta disminución de presión puede medirse fácilmente y la cantidad de aire escapado del sistema determinase de esta manera cuando el volumen combinado de la tubería de succión 7 y el tanque 8 es conocido. La medida fácil de una posible cantidad de fuga o flujo de fuga es otra ventaja significativa del sistema cerrado de la invención respecto al sistema de aire comprimido abierto convencional.

Las posibles fugas pueden compensarse de la manera descrita anteriormente, en las que el compresor está equipado con una segunda entrada 10 o suministrando aire seco post-tratado a la tubería de distribución. Las líneas discontinuas 11 y 12 en la Figura 1 muestran este suministro. La entrada 11 conecta la tubería de distribución antes de los sitios de uso 5 y la entrada 12, a su vez conecta con la tubería de retorno 7. Las rutas de suministro de aire de sustitución mencionadas anteriormente 10, 11 y 12 están conectadas también a una unidad 13 que es un calibre que mide el flujo volumétrico de aire y/o cantidad de aire que fluye a través de la unidad y de esta manera proporcionan información directa sobre el flujo de fuga del sistema o su cantidad o el flujo volumétrico o cantidad de aire que las fugas y accionadores, en los que no puede recuperarse el aire, consumen juntos. La unidad 13 puede contener también una válvula de comprobación, una válvula de reducción de presión, una válvula de regulación de presión, mediante la cual la conexión a una fuente de aire externa puede abrirse o cerrarse según se desee o el aire de sustitución puede llevarse automáticamente al sistema, si fuera necesario. Para compensar las fugas, el sistema debe estar equipado con una de las alternativas mostradas mediante las líneas discontinuas en la Figura 1. Cuando se usa la entrada 10, la entrada 2 se cierra con una válvula 50, por ejemplo.

Lo anterior describe cómo las fugas pueden medirse en un sistema cerrado. El mismo principio puede usarse también para medir la cantidad de aire comprimido, flujo volumétrico consumido junto con el accionador por soplado y posibles fugas. Si el flujo volumétrico requerido por los accionadores de soplado es conocido, - determinándose éste fácilmente mediante detectores de flujo volumétrico comerciales- el flujo de fuga de la tubería puede obtenerse a partir del flujo volumétrico total restando el volumen de flujo requerido por los accionadores de soplado. Por consiguiente, si se sabe que no hay fugas en la tubería, el método puede usarse para determinar el flujo volumétrico de aire comprimido o la cantidad usada por los accionadores, en los que el aire no puede recuperarse.

La Figura 2 muestra a modo de ejemplo un diagrama muy general de una segunda realización del sistema de la invención. En él los sitios de uso del sistema están marcados con los números de referencia 25. En estos sitios, todo el aire puede recuperarse. En este sistema de la Figura 2, un sistema que corresponde esencialmente al de la Figura 1 se construye alrededor de los accionadores 25 que permite la recuperación de aire. El sistema comprende al menos un compresor 25 que tiene una tubería de succión 22 y una tubería de salida 23 que suministra aire comprimido a través de la tubería de distribución 26 a los accionadores 25 y una tubería de retorno 27 que conecta los accionadores a la tubería de succión 22 del compresor 21. La tubería de succión 22 está conectada a la tubería de distribución de aire comprimido 20 de una planta industrial, por ejemplo mediante el equipo 24 que contiene al menos una válvula, que es posiblemente una válvula reductora de presión o válvula que regula la presión a través de la cual el aire adicional se libera a la tubería de succión 22 cuando sea necesario.

La tubería de distribución de aire comprimido 20 pertenece a un sistema de producción de aire comprimido que, cuando sea necesario, proporciona una presión suficientemente alta, tal como 8 bar, teniendo el aire comprimido post-tratado un punto de rocío suficientemente bajo. Mediante el equipo 24 este aire comprimido puede liberarse a la tubería de succión 22 del compresor 21 para el llenado del sistema o para compensar posibles fugas. El equipo 24 puede contener de esta manera una válvula de comprobación, una válvula de reducción de presión, una válvula de regulación de presión, mediante la cual el nivel de presión de la tubería de presión 22 puede ajustarse a 2 bar, por ejemplo. El equipo 24 puede contener también un medidor de flujo, mediante el cual la necesidad de aire de sustitución, es decir la cantidad de fugas en el circuito cerrado que contiene el compresor 21, se pone de manifiesto directamente. Si la presión de la tubería de succión 22 es de 2 bar, como se ha mencionado anteriormente y la presión de suministro del compresor 21 es de 9 bar, una presión mayor de 7 bar afecta a los sitios de uso 25.

Debido a que el aire en la tubería 20 casi está seco, no se requiere un secador diferente en esta rama cerrada conectada a través del equipo 24, y el aire que viene del compresor 21 puede suministrase directamente en los accionadores 25 permitiendo la recuperación de aire. Devolviendo el aire seco reducido en presión a través de la tubería de retorno 27 a la tubería de succión 22 conduce a que no sea necesario volver a secar el aire que circula a través de los accionadores 25. El sistema de la Figura 2 consigue de esta manera los mismos ahorros mediante la recuperación de aire desde los accionadores 25 como se ha descrito anteriormente en relación con el sistema de la Figura 1.

El sistema de la Figura 2 tiene también componentes, conectados mediante líneas discontinuas para relacionarse con una situación como la que el compresor 21 por alguna razón no produce aire comprimido. Los dispositivos de seguridad son necesarios, si tiene que asegurarse el funcionamiento continuo de los accionadores 25. Esto tiene que ver con lo que se denomina implementación de red primaria para sitios de uso importantes 25. La capacidad del aire comprimido para los sitios de uso 25 se asegura después incluso en una situación en la que el compresor 21 no puede producir aire comprimido. La opción de una solución de red primaria es otra ventaja del sistema cerrado de la invención sobre el sistema de aire comprimido abierto convencional. Si el compresor 21 se daña, la presión de la red 20 se lleva directamente a la tubería de salida 23 del compresor desviado el compresor 21 mediante una tubería de desvío 28 y una válvula 30 en la misma y controlando el equipo 24 de manera que una conexión directa se abre a la red de aire industrial 20. Debido a que el compresor de circulación no está funcionando, el aire que se reduce de presión se deja fuera después de que los accionadores 25 a través una salida 29 abran su válvula 32. Además, es necesario desconectar la salida del equipo 24 de la tubería de retorno 27 cerrando una válvula 31 para evitar la presión de la red 20 que se descarga a través de la salida 29. El sistema se abre después porque el aire de los accionadores no se recupera para circulación, sino que se dirige fuera usando la tubería 29 y la válvula 32. La presión de la red de aire comprimido 20 actúa después sobre el accionador de aire comprimido 25, de manera que no ocurra interrupción durante el uso.

El sistema de la Figura 2 es también interesante porque ofrece una forma muy ventajosa para aumentar la capacidad del sistema de aire comprimido cuando un nuevo sitio de uso se añade al sistema, en el que el aire comprimido de presión reducida puede recuperarse, o si el sistema ya comprimido comprende dichos sitios de uso, a partir del cual la recuperación puede disponerse de una manera sencilla. Si la capacidad de un sistema de aire comprimido abierto convencional se está usando casi enteramente, es posible que se necesiten inversiones muy grandes para aumentar la producción y capacidad de post-tratamiento de los compresores. Dichas grandes inversiones pueden evitarse usando la solución de la Figura 2, porque no es necesario aumentar la capacidad del sistema básico 20, si los accionadores 25 están separados del sistema en sus propios ciclos cerrados o se añaden al mismo nuevos accionadores 25, ya que estos accionadores 25, que están en ciclo cerrado, no todos aumentan la cantidad de aire necesaria por el sistema básico 20. De esta manera, un aumento de capacidad caro del sistema básico puede sustituirse por un compresor adicional barato 21 que incluso no necesita equipo de post-tratamiento.

Si se examina el sistema de aire comprimido de forma general de la invención que requiere aire comprimido post-tratado (se requiere un punto de rocío máximo por ejemplo de +2ºC, -20ºC o -40ºC) y el sistema de producción de aire comprimido comprende compresores de tornillo lubricado con aceite o rotatorios, el equipo de post-tratamiento en la práctica no es necesario y de esta manera no provoca ninguna pérdida de presión por lo que el ahorro de energía es de aproximadamente el 15%. Además, es posible usar compresión casi isotérmica lo que significa un ahorro de energía del 25% si hay una presión de 2 bar en la tubería de succión (= tubería de retorno) y la presión de suministro del compresor es de 9 bar para producir una presión de 7 bar para el sitio de uso, consiguiéndose un ahorro de energía de más del 15%. Si todos los ahorros mencionados anteriormente pueden incluirse en el mismo sistema, el ahorro total es mayor del 50%. Con otros tipos de compresor el ahorro de energía es de aproximadamente el 25% porque su proceso de compresión no puede mejorarse de la misma manera que en los compresores de tornillo lubricado con aceite y rotatorios. En este caso, también, el sistema de post-tratamiento no es necesario.

Si no se indican requisitos sobre el punto de rocío y los compresores son compresores de tornillo lubricado con aceite o rotatorios, se consigue el mismo resultado anterior. En este caso, también debe usarse el aire de succión secado para conseguir un proceso de compresión casi isotérmico en el compresor. El ahorro de energía es igual que en el caso anterior. Cuando se usan otros tipos de compresor, el aire secado no es necesario usarlo en circulación, y el aire húmedo también es adecuado. La retirada del agua condensada de dicho aire de sustitución puede realizarse de una manera elemental, por ejemplo mediante reductores de agua construidos de forma convencional, si se desea y es necesario. El ahorro de energía es entonces de aproximadamente el 25%.

Debe observarse que la circulación puede realizarse en cualquier sistema de aire comprimido en algún nivel usando un compresor existente o usando un nuevo compresor (o compresores) dedicados a circulación. Las posibilidades y la extensión a la que la invención puede aplicarse se determinan de acuerdo con la estructura y tipo del sistema.

El sistema de la invención para producir y distribuir aire comprimido se ha descrito anteriormente usando sólo algunas realizaciones ejemplares y debe entenderse que estos sistemas pueden modificarse sin alejarse del alcance de protección definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

1. Un sistema para producir y distribuir aire comprimido que comprende:

una fuente (20) de aire comprimido;

al menos un compresor (21) que tiene conectado al mismo una tubería de succión (22) para la admisión de aire desde la fuente (20) de aire comprimido y una tubería de salida (23) para aire comprimido mediante dicho al menos un compresor; y

una tubería de distribución (26) conectada a la tubería de salida (23) para distribuir aire a los sitios de uso (25), caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente

una tubería de retorno (27) dispuesta entre la tubería de succión (22) y al menos un sitio de uso (25) para recibir aire de presión reducida en el mismo y suministrarlo de nuevo a dicho al menos un compresor (21); y

un equipo (24) proporcionado entre la tubería de succión (22) y la fuente (20) de aire comprimido para controlar la admisión de aire desde la fuente (20) de aire comprimido.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el punto de rocío presurizado del aire comprimido en la fuente (20) de aire comprimido es como se ha definido anteriormente, por ejemplo +2ºC, -20ºC o -40ºC.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la presión de suministro de dicho al menos un compresor (21) es de 15 bar o menor.

4. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho equipo (24) comprende un medios para ajustar la presión predominante en la tubería de succión (22) de dicho al menos un compresor (21).

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente un medio (32) para abrir una conexión desde la tubería de retorno (27) a la atmósfera y un medio (31) para separar la tubería de retorno (27) desde la tubería de succión (22).

6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente un medio (30) para desviar dicho al menos un compresor (21).

7. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho equipo (24) comprende un medidor de flujo para medir la cantidad de aire tomada desde la fuente (20) de aire comprimido, es decir, la cantidad de aire que sale desde un circuito formado por el compresor (21) con sus tuberías de succión y salida (22, 23) y la tubería de retorno (27).

8. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente un medio para medir la presión predominante en la tubería de succión (22) de dicho al menos un compresor (21).

9. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las tuberías 1 a 8, caracterizado porque dicho al menos un compresor (21) es un compresor de tornillo lubricado con aceite o rotatorio.