El acumulador es un depósito que dispone de dos tomas de aire, una de entrada y otra de salida, dispuestas a la máxima distancia posible para favorecer el reposo y enfriamiento del aire. La toma de salida se hace siempre por la parte superior del depósito con el fin de no arrastrar el vapor de Agua condensado y las partículas sedimentadas. En la parte inferior se coloca una válvula de purga para eliminar las condensaciones. Además dispone de una válvula limitadora de presión, tarada por el fabricante, de un manómetro y de un termómetro.

El símbolo normalizado por CETOP para el depósito acumulador es el expuesto en la Figura 3.1.

La acumulación de aire comprimido, en un sistema neumático, es necesaria para cumplir alguna o varias de las siguientes misiones:

Para cumplir con las misiones anteriores, se necesita un acumulador después del refrigerador de la última etapa de compresión.

También se montan acumuladores intermedios en la red general de distribución cuando se trata de instalaciones de elevada longitud, pues con ello se compensan las pérdidas de cargas y se mantienen dentro de los límites tolerados la velocidad de circulación del aire. En los circuitos derivados de la red general, se instalan acumuladores, siempre que haya grandes consumidores instantáneos, los cuales provocan elevadas caídas de presión con el consiguiente aumento de la velocidad de circulación del aire, enfriamiento del mismo y condensación localizada del vapor de agua.

El tamaño del acumulador depende fundamentalmente de sistema de regulación del motor, de la caída de la presión admisible dentro de la red, del consumo de la instalación y del dimensionado de la red. La acumulación de aire será mayor si el consumo es elevado e intermitente, que si el consumo se mantiene uniforme.

La capacidad de aire a acumulador, se pues determinar mediante la fórmula empírica:

(1)

En Ella: C es la capacidad del acumulador en m³.
              Q el consumo del aire en m³/min.
              Z número de conmutaciones del sistema de regulación del motor por hora.
              ΔP= pérdida de presión en bar.

La acumulación se repartirá entre uno o varios acumuladores dependiendo de la longitud de la red de distribución.

En máquina de elevado consumo instantáneo la acumulación de aire para la máquina se consigue de la siguiente forma: El aire en las condiciones iniciales se encuentra de la forma mostrada en la Figura 3.2:

Cuando la instalación se pone en marcha pasa al estado mostrado en la Figura 3.3:

Si ΔP es la cída de presión permitida, aplicando la ley de Boyle-Mariotte entre los estado (1) y (2), se tiene (2):

(2)

Ahora bien:     P2 = P1 – ΔP
                        V2 = V1 + ΔP

Llevados a (2) y operando, se obtiene:

(3)

Expresión que también nos sirve para el cálculo de los acumuladores intermedios de la red general.

3. Red general de distribución

Para el cálculo del diámetro interior del tubo se utiliza el ábaco de la Figura 3.5. Entrando con la presión manométrica del trabajo y el consumo de aire en condiciones normales se obtiene el punto de intersección (1). Por el punto (1) se traza una paralela a las líneas inclinadas, hasta cortar a la vertical trazada por la pérdida de carga dada por 10 m de tubería, obteniendo el punto de intersección (2) se traza la horizontal obteniéndose en el eje de ordenadas el diámetro interior de la tubería.

Ejemplo. Diseñar el diámetro interior de una red que tiene un consumo de 3.000 IN/min. La longitud equivalente de tubería es de 80 m, la presión de trabajo de 6 bar y las pérdidas de carga de 1’52 bar.

Solución. Entrando en el ábaco de la Figura 3.5 con la presión manométrica de 6 bar y el consumo de 3.000 IN/min se obtiene el punto (1)

Las pérdidas de cargas en 10 m de tubería serán:

Entrando en el ábaco con 0’19 bar se obtiene el punto (2), correspondiendo una tubería de:

Para disminuir las pérdidas de presión en los puntos de toma de la red, se dispone de acumuladores intermedios y se realiza la distribución de modo que a cada toma llegue el aire por dos caminos diferentes, lo que se consigue diseñando una red en forma de anillo Figura 3.6 que permite reducir la sección de tubería en 1/3 respecto de una red abierta.

Para facilitar la extracción de agua condensada y de las partículas sólidas arrastradas, se dota a la instalación de una pendiente del orden de 2 al 3%  en el sentido de circulación del aire Figura 3.7, y en los puntos bajos de la red se dispone de un depósito con purga automática y la canalización necesaria para la evacuación del agua.

Los bajantes para las tomas se realiza siempre por la parte superior de la tubería y con el radio de curvatura superior a 5 veces el diámetro exterior de la tubería del bajante Figura 3.8.

En la parte inferior del bajante se dispone de un depósito de purga, realizando la salida para la toma a una cierta altura para no arrastrar las impurezas. En la toma de aire se dispone de una llave de aislamiento con el fin de poder aislar el circuito en caso de avería.

Para facilitar el montaje y mantenimiento de instalación, las tuberías se disponen sobre las paredes y techo de la nave.

En la Figura 3.9 se muestra el planteamiento general para la instalación de un equipo neumático. De la red general de distribución (1), se toma el bajante que termina en el depósito de purga (2). De la parte superior de dicho depósito se toma a salida de aire hacia el circuito, interponiendo un acumulador en caso necesario y una llave de aislamiento (3), antes de la propia toma de aire (4). Después de la toma, el primes elemento a instalar es la unidad de mantenimiento (5), compuesta por un filtro, un regulador de presión y un lubricador, que tienen la misión de limpiar el aire de las impurezas que pueda arrastrar, mantener la presión uniforme dentro del circuito, e introducir en el aire el yácete necesario para lubricar las partes móviles del sistema. El antirretorno (6) protege al circuito contra un corte de suministro de presión.

El cilindro (8) se colocará en el lugar y forma adecuada al trabajo a realizar. Las válvulas reguladoras de caudal (9), y de escape rápido, se coloca con su orificio de salida directamente roscado en la vía de entra al cilindro.

El distribuidor inicial principal (7) se coloca lo más cerca posible del cilindro que gobierna, pues las tuberías que van desde el distribuidor al cilindro son de elevado diámetro y consumen un aire de en el siguiente movimiento del cilindro se va a escape sin haber producido trabajo.

La posición del distribuidor principal normalmente resulta incómoda y difícil accesibilidad para efectuar el pilotaje directamente sobre él. Por este motivo y el citado anteriormente, se reduce el pilotaje indirecto mediante distribuidores auxiliares (10), colocados en el panel de mando y unidos con los orificios de pilotaje mediante tuberías de pequeña sección.

El diámetro de las tuberías del circuito se diseña en función del coeficiente de carga del cilindro, del volumen de aire a evacuar, del tiempo utilizado en la carrera del cilindro y de la longitud de las tuberías que unen el distribuidor de potencia con el cilindro que gobierna, mediante ábacos suministrados por los fabricantes de válvulas distribuidoras.

En la Figura 3.10 se muestra el ábaco a utilizar para la selección de los distribuidores DPT de VAP-CPOAC.

Para comprender su función veamos el siguiente ejemplo:

Supongamos un cilindro de 100 mm de diámetro, que debe desplazar 630 mm, una carga de 450 Kg en un tiempo de 2 seg. La presión de trabajo es de 8 bar y la distancia entre el cilindro y el distribuidor que lo gobierna es de 1’5 m.

En primer lugar se calcula la fuerza teórica que es capaz de desplazar el cilindro con la presión de trabajo.

Como nuestro cilindro tiene que desplazar una fuerza de 459 kg,  el coeficiente o relación de carga será:

Entrando con la relación carga de la forma mostrada en el ábaco se determina el punto (1).

A continuación se calcula el volumen del lado de escape del cilindro, para lo que tendremos  en cuenta la las dimensiones de los cilindros de acuerdo con la  tabla 3.11 de VAP-CPOAC.

V. escape =    Sección anular · carrera = 71´48cm² · 63cm · 10`³ = 4´51.
                       Que corresponde al punto (2) del ábaco.

Uniendo (1) con (2) hasta cortar el eje de referencia 1 se determina el punto (3). Uniedo el punto (3) con el tiempo que tarda en salir el cilindro (punto 4), se determina el punto (5),a partir del cual se traza una horizontal.

Entrando con la longitud de la tubería de la tubería punto (6), se traza una horizontal que corta a los ejes de 1/4, 3/8, 1/2 y 3/4. De estos puntos de intersección, elegimos aquél, que al trazar la vertical de corte a la línea horizontal trazada por (5) dentro de la zona sombreada (zona de utilización óptima). En nuestro caso este punto es la intersección con el eje ½. La vertical trazada corta a la línea horizontal trazada por (5) en el punto (X).

Del ábaco se obtiene la siguiente información:

• El punto X nos determina la gama y el recordaje del distribuidor a utilizar. En nuestro caso se tendrá que emplear un distribuidor de goma 3 y recordaje G1/2”.
• En el punto (7), siguiendo el eje ½, obtenemos el diámetro de la tubería que en nuestro caso es de 16 mm. Este diámetro es el de la tubería que une el distribuidor con el cilindro. Si la tubería que une el distribuidor a la red es de la misma longitud se utilizará el mismo diámetro, pero si la tubería que alimenta al distribuidor es de mayor longitud que la une al distribuidor al cilindro, se utilizará el diámetro inmediatamente superior a la utilizada para unir el distribuidor con el cilindro, para evitar que el cilindro se desplace a golpes.

En el gráfico se observa que si se utilizase una tubería de 12 mm no se conseguiría el tiempo de salida del cilindro y que una de 20 mm se encontraría sobredimensionada.

Las tuberías utilizadas en la conducción de aire pueden ser de acero, acero inoxidable, cobre, plástico o goma.

En la red general se suelen utilizar tuberías de acero y de plástico. Las tuberías de acero son más baratas pero presentan el inconveniente de corroerse por la presencia del agua y del oxígeno del aire.

Tanto unas como otras pueden unirse mediante soldadura, lo que confiere a la instalación una elevada estanqueidad, o bien mediante racores, siendo el más utilizado el anillo opresor Figura 3.12. La unión mediante soldadura es más cara de realizar pero tiene una gran estanqueidad.

En la red de las máquinas se pueden utilizar todos los materiales citados, empleándose el acero y cobre cundo las tuberías están sometidos a esfuerzos mecánicos, y en instalaciones fijas de elevado uso.

Las tuberías de acero inoxidable se utilizan exclusivamente cuando la máquina vaya a trabajar en ambientes corrosivos. Las tuberías de plásticos son las más utilizadas cuando la presión sea inferior a 10 bar y la temperatura inferior a 80º C, pues son muy económicas y de montaje muy sencillo. Las tuberías de goma se utilizan en tramos flexibles de la instalación en los que se necesite una buena resistencia mecánica.

La unión de las tuberías de las máquinas se realiza mediante racores, que además de la misión anterior tienen la misión de unir las tuberías a los elementos de trabajo y gobierno del circuito.

Un racor utilizado es el de anillo opresor que puede ser recto Figura 3.12, acodado Figura 3.13, en forma de T Figura 3.14 etc. Pero lo más utilizado es el enchufe rápido Figura 3.15, que se compone de una base de bloqueo automático, que se dispone sobre el elemento del circuito, y de un enchufe que se dispone en la manguera de conexión.

La unión de la máquina a la toma de la red se realiza mediante racores en instalaciones grandes y mediante enchufes rápidos en instalaciones pequeñas.

Las conexiones en los planos se simbolizan de la siguiente forma:

.

Unión de tuberías sin válvulas de retención que pueden conectarse y desconectarse si el uso de herramientas.
Unión mediante enchufe rápido.
Tubería abierta.
Tubería cerrada por el antirretorno o base del enchufe rápido.