Aire comprimido de servicio

Modelo, supuestos y simplificaciones del simulador. Para preparar la clase y saber hasta dónde fiarse de los números.

Situaciones con «Qué observar» y enlace directo (#uno, #peq, #cas, #seq, #vsd, #fug, #sec). Esquema animado de compresores, colector, depósito, secador, filtro, red, consumidores y fugas; cada elemento abre su ficha con la fórmula y los valores en vivo. Velocidad ×1, ×5, ×20 y ×60.

Compresores (tornillo, caudal de aire libre a 7 bar)

7,5 kW 20 L/s; 11 kW 30; 15 kW 42; 22 kW 60; 37 kW 103; 55 kW 158. - Velocidad fija: carga (100 % del caudal), vacío (0 % del caudal y 25 % de la potencia) y parada tras el tiempo máximo en vacío (10 a 300 s, por defecto 60). Arranque estrella-triángulo de 6 s al 35 % de la potencia. - Velocidad variable: del 20 al 100 % del caudal, regulador PI sobre la consigna, potencia Pn·(0,08 + 0,95·f). Por debajo del 20 % pasa a vacío (10 % de potencia) y se para a los 20 s como máximo. - Potencia en carga Pn·[1 + 0,07·(p − 7)], unos 7 % por bar. - Límite de arranques: 10 por hora (6 por hora a partir de 37 kW).

Regulación

Cascada: el compresor k arranca a pmax − k·escalón − diferencial y para a pmax − k·escalón (presostato propio, fijo por posición aunque falle otro).
Secuenciador: una banda común (pmax − diferencial a pmax). Bajo la banda añade el siguiente de la lista cuando los que trabajan van al 100 % (3 s) o a los 15 s; sobre la banda descarga el último de velocidad fija a los 2 s. Los de velocidad variable tienen la consigna en el centro de la banda.
Por defecto: parada 7,5 bar, diferencial 0,5, escalón 0,3, presión mínima en consumidores 6 bar.

Física

Depósito y tubería como un solo volumen: dp/dt = (Q producido − Q consumido)·1,013/V, isotermo. Volúmenes de 150 a 5000 L.
Volumen recomendado: V = 0,25·Q·p₁/(f_máx·Δp), con f_máx = 1/30 s.
Secador frigorífico: Δp = 0,2·(Q/Qn)²; punto de rocío 3 °C, que sube 12 °C por cada 100 % de sobrecarga. Filtro: Δp = (0,07 + 0,8·ensuciamiento)·(Q/Qn)².
Red: Δp = 450·Q^1,85·L/(d⁵·p) (Q en L/s, L en m, d en mm, p en bar absolutos). DN25 a DN100, de 10 a 500 m.
Consumidores (L/s a 6 bar): control 4 continuo, taladro 8 (40 %), llave de impacto 10 (30 %), soplado 7 (30 %), amoladora 20 (60 %), pintura 6 (80 %), cilindros 15 (70 %), tifón 35 (10 %), chorreado 50 continuo. Los intermitentes se abren y cierran al azar con un periodo medio de 12 s. Consumo proporcional a la presión absoluta.
Fugas: 1,2·d²·(p + 1,013)/7,013 L/s, con d el agujero equivalente (0 a 10 mm).
Condensado: humedad por la fórmula de Magnus; refrigerador posterior a temperatura ambiente + 10 °C.
Energía por exceso de presión: 7 % por bar por encima de la mínima necesaria más las pérdidas (aproximado).

Lo que no se modela

Temperatura de descarga, golpes de ariete, pérdidas en accesorios, rotación del compresor principal, compresores de pistón y secadores de adsorción.