Las distintas herramientas neumáticas que se emplean en obra deben conectarse al grupo motocompresor mediante tuberías. Por ellas circula el aire a la presión que exigen conjuntamente la herramienta y el compresor. Una red de tuberías y mangueras transporta el aire comprimido desde el punto de producción hasta los puntos de consumo. El punto de producción está formado por el compresor y el depósito. En los puntos de consumo se conectan herramientas neumáticas, máquinas de perforación, equipos de inyección y otros elementos. Las tuberías principales suelen ser metálicas, generalmente de acero o de aluminio en instalaciones temporales. Los ramales secundarios, en cambio, suelen ser flexibles, de goma o de plástico reforzado, lo que facilita su conexión con las máquinas de obra.
La tubería empleada en la obra es, en general, flexible. Está formada por un tubo de goma recubierto con varias capas de algodón trenzado e impregnado con caucho. Cuando el diámetro y la presión de trabajo lo exijan, puede sustituirse por un trenzado de hilos de acero. Las tuberías flexibles deben cumplir requisitos específicos en cada una de sus capas. La capa interior debe resistir la acción química del aceite mineral que transporta el aire, así como la presión del aire comprimido. Las capas intermedias deben soportar la presión interna y permitir la flexión de la tubería. La capa exterior de caucho debe proteger el conjunto frente a golpes, rozaduras, la exposición solar y temperaturas extremas.
Estas tuberías reciben el nombre de mangueras en su tramo final, que se conecta directamente a la herramienta. Como medida de seguridad frente a posibles roturas y pérdidas, se prueban a presiones tres veces superiores a la de trabajo. Las juntas de unión pueden ser elásticas o rígidas. Conectan los tramos flexibles con los elementos rígidos mediante enchufes, reforzados con abrazaderas que reducen al máximo cualquier fuga de aire, por pequeña que sea. Algunas mangueras presentan una capa exterior porosa, diseñada para evitar que se formen bultos al filtrarse el aire a través de las capas intermedias. Si se produce una avería, la manguera puede cortarse y empalmarse mediante un acoplamiento. Conviene tener en cuenta que este nuevo elemento introduce una pérdida de carga puntual.
La red de distribución de aire comprimido está formada por un conjunto de tuberías principales y ramales que transportan el fluido desde el sistema de producción, compuesto por el compresor y el depósito de almacenamiento, hasta los puntos de consumo, donde se conectan herramientas neumáticas, equipos de perforación, sistemas de inyección y otros dispositivos. Las conducciones principales suelen ser metálicas, siendo el acero el material más empleado por su resistencia y durabilidad, aunque en instalaciones temporales pueden utilizarse aleaciones ligeras como el aluminio. Los ramales secundarios suelen ser flexibles, fabricados con materiales poliméricos reforzados, lo que facilita su adaptación a las condiciones variables de la obra.
Las pérdidas de presión en la red dependen de diversos factores, entre los que destacan la longitud de las conducciones, el caudal circulante, la rugosidad interna y el diámetro de las tuberías. De acuerdo con las formulaciones derivadas de la ecuación de Darcy–Weisbach, dichas pérdidas son aproximadamente proporcionales a la longitud y al cuadrado del caudal, y presentan una fuerte dependencia inversa del diámetro interior, cuya influencia puede aproximarse mediante potencias elevadas en régimen turbulento. Este hecho pone de manifiesto la importancia de un dimensionamiento adecuado de la red para garantizar un funcionamiento eficiente.
A las pérdidas continuas asociadas al rozamiento se suman las pérdidas singulares, originadas en elementos como codos, válvulas, empalmes y cambios de sección, que pueden representar una fracción significativa de la pérdida total de presión si no se diseñan adecuadamente.
En cuanto a las fugas, su control es esencial para la eficiencia energética del sistema. En términos orientativos, diversas guías técnicas consideran que una instalación presenta un nivel muy bueno de estanqueidad cuando las fugas no superan aproximadamente el 5 % del caudal total. Valores comprendidos entre el 10 % y el 15 % suelen considerarse aceptables en instalaciones convencionales. Sin embargo, en sistemas deficientemente mantenidos, las fugas pueden alcanzar entre el 20 % y el 30 % del aire producido, lo que implica un incremento muy significativo del consumo energético.
Como referencia orientativa, las pérdidas de presión en las conducciones pueden estimarse mediante valores medios por unidad de longitud en condiciones de funcionamiento típicas. En conducciones metálicas pueden alcanzarse valores del orden de 0,22 bar por cada 100 metros de tubería principal, mientras que en mangueras flexibles pueden presentarse pérdidas de magnitud similar a lo largo de longitudes del orden de 50 metros. En cualquier caso, estos valores dependen de las condiciones específicas de funcionamiento, por lo que en el diseño se recomienda limitar la pérdida total de presión a valores reducidos, del orden de 0,3 bar, a fin de garantizar un suministro adecuado en los puntos de consumo.
Cuando la presión efectiva disponible en dichos puntos desciende por debajo de ciertos umbrales, del orden de varios bares según el equipo, se observa una disminución apreciable de la potencia útil de las herramientas neumáticas, lo que se traduce en menor productividad, mayor tiempo de ejecución y un funcionamiento menos estable.
En consecuencia, el diseño de la red de conducciones debe integrar diversos aspectos. Por un lado, requiere una selección adecuada de diámetros y una disposición de tuberías con recorridos cortos y pocos cambios de dirección. Por otro lado, exige un plan de mantenimiento de las uniones y las mangueras. Solo así se minimizan tanto las pérdidas de carga como las fugas, garantizando la fiabilidad y la eficiencia de la maquinaria neumática en obra.
Referencias:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
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