Sistema de Tuberías

El sistema de distribución de aire comprimido conecta el cuarto de compresores con los puntos de uso. Un diseño inadecuado causa caídas de presión, condensación y pérdidas de energía.

Configuraciones de Red

Sistema en Anillo (Loop)

    ┌────────────────────────────────────────┐
    │                                        │
    │    ○────○────○────○────○────○────○     │
    │    │                            │     │
    └────┴────────────┬───────────────┴─────┘
                      │
               Cuarto de
               compresores

Ventaja	Descripción
Flujo bidireccional	El aire llega por dos caminos
Menor caída de presión	Flujo se divide, menor velocidad
Redundancia	Si se bloquea un tramo, hay alternativa
Presión uniforme	Equilibrio en todos los puntos

Aplicación: Plantas grandes, demanda distribuida.

Sistema Ramificado (Branch)

                Cuarto de
               compresores
                    │
         ┌──────────┼──────────┐
         │          │          │
         ○          ○          ○
         │          │          │
      ┌──┴──┐    ┌──┴──┐    ┌──┴──┐
      ○     ○    ○     ○    ○     ○

Ventaja	Descripción
Menor costo inicial	Menos tubería total
Simple de instalar	Rutas directas
Fácil de expandir	Agregar ramales

Desventaja	Descripción
Mayor caída de presión	Flujo unidireccional
Sin redundancia	Falla afecta todo el ramal
Presión variable	Puntos lejanos tienen menos presión

Aplicación: Plantas pequeñas, demanda concentrada.

Sistema Combinado

    ┌────────────────────────────────────────┐
    │                                        │
    │    ○────○────○────○────○────○────○     │  ← Anillo principal
    │    │         │              │    │     │
    └────┴─────────┼──────────────┴────┴─────┘
                   │
            ┌──────┼──────┐
            ○      ○      ○   ← Ramales secundarios

Combina anillo principal con ramales a áreas específicas. Óptimo para plantas medianas y grandes.

Dimensionamiento de Tuberías

Factores de Cálculo

Parámetro	Unidad	Descripción
Flujo (Q)	CFM, m³/min	Demanda máxima del sistema
Presión (P)	PSI, bar	Presión de operación
Longitud (L)	ft, m	Distancia total incluyendo accesorios
Caída permitida (ΔP)	PSI, bar	Máximo 3% de la presión
Velocidad (V)	ft/s, m/s	Máximo 20 ft/s (6 m/s) en líneas principales

Velocidad Recomendada

Tipo de Línea	Velocidad Máxima
Línea principal	20 ft/s (6 m/s)
Línea de distribución	30 ft/s (9 m/s)
Línea de servicio	50 ft/s (15 m/s)

Velocidad Excesiva

Velocidades mayores a las recomendadas causan:

• Mayor caída de presión
• Ruido excesivo
• Erosión en codos y accesorios
• Arrastre de condensado

Tabla de Dimensionamiento Rápido

Basada en: 100 PSI, caída de 3%, longitud 100 ft

Flujo (CFM)	Diámetro Mínimo
10	1/2"
25	3/4"
50	1"
100	1-1/4"
200	1-1/2"
400	2"
750	2-1/2"
1,000	3"
2,000	4"
4,000	6"

Para longitudes mayores: Aumentar un tamaño por cada duplicación de longitud.

Longitud Equivalente de Accesorios

Los accesorios añaden resistencia al flujo. Expresada como longitud equivalente de tubería recta:

Accesorio	Longitud Equivalente (en diámetros)
Codo 90° estándar	30 D
Codo 90° radio largo	20 D
Codo 45°	16 D
Tee (flujo recto)	20 D
Tee (flujo a 90°)	60 D
Válvula de bola (abierta)	3 D
Válvula de compuerta (abierta)	8 D
Válvula de globo (abierta)	340 D
Válvula check (swing)	100 D
Reducción	10 D
Expansión	25 D

Ejemplo: Un codo de 90° en tubería de 2" equivale a 30 × 2" = 60" = 5 ft de tubería recta.

Materiales de Tubería

Comparativa de Materiales

Material	Presión Máx	Temp Máx	Resistencia Corrosión	Costo Relativo
Acero negro	300+ PSI	400°F	Baja	$
Acero galvanizado	300+ PSI	400°F	Media	$$
Cobre tipo L	250 PSI	400°F	Alta	$$$
Aluminio	200 PSI	150°F	Alta	$$$$
Acero inoxidable	300+ PSI	400°F	Muy alta	$$$$$
PVC/CPVC	Ver nota	Ver nota	Alta	$

PVC/CPVC

El PVC y CPVC NO están aprobados para aire comprimido por OSHA. Pueden fallar catastróficamente por:

• Fatiga por presión cíclica
• Degradación UV
• Impacto
• Contacto con aceite

Solo usar sistemas plásticos específicamente diseñados y certificados para aire comprimido.

Acero Negro (Schedule 40)

Ventaja	Desventaja
Económico	Corrosión interna
Alta presión	Escamas contaminan aire
Fácil de conseguir	Requiere pintura exterior
Soldable	Pesado

Uso: Líneas principales, presupuesto limitado.

Aluminio Extruido

Ventaja	Desventaja
Sin corrosión	Menor presión máxima
Ligero	Costo inicial alto
Conexiones rápidas	Requiere herramientas especiales
Interior liso	Limitado a 150°F
Modular

Uso: Instalaciones nuevas, plantas que requieren modificaciones frecuentes.

Cobre Tipo L

Ventaja	Desventaja
Sin corrosión	Costo alto
Probado por décadas	Requiere soldadura
Interior liso	Conexiones toman tiempo

Uso: Instalaciones permanentes, aire de instrumentos.

Instalación

Pendiente

Todas las líneas horizontales deben tener pendiente hacia puntos de drenaje:

    Compresor                           Drenaje
        ○━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━◇
                    ↘ 1-2% pendiente ↘

Pendiente	Aplicación
1% (1/8" por pie)	Mínimo aceptable
2% (1/4" por pie)	Recomendado

Puntos de Drenaje

Instalar en:

• Puntos bajos de la red
• Antes de reguladores
• Antes de equipos críticos
• Final de líneas muertas
• Cada 100-150 ft en líneas principales

    Línea principal
    ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
                │
                │ Bajada
                │ (pocket)
                ▼
              ┌───┐
              │ D │  ← Drenaje automático
              └───┘

Tomas de Aire

La conexión a equipos debe ser por la parte superior de la tubería:

    CORRECTO:              INCORRECTO:

         ○ ← Toma            ━━━━━━━━━
    ━━━━━┿━━━━━                  │
         │                       ○ ← Recoge
         ↓                         condensado
      Equipo                       y suciedad

Soportes

Diámetro	Espaciado Máximo de Soportes
1/2" - 1"	6-8 ft (2-2.5 m)
1-1/4" - 2"	8-10 ft (2.5-3 m)
2-1/2" - 4"	10-12 ft (3-3.5 m)
6" y mayor	12-15 ft (3.5-4.5 m)

Caída de Presión Aceptable

Distribución del Presupuesto de Caída

Componente	Caída Máxima
Postenfriador	3 PSI (0.2 bar)
Secador	3-5 PSI (0.2-0.35 bar)
Filtros	3-5 PSI (0.2-0.35 bar)
Tubería principal	1-2 PSI (0.07-0.14 bar)
Tubería distribución	1-2 PSI (0.07-0.14 bar)
FRL punto de uso	5-10 PSI (0.35-0.7 bar)
Total sistema	15-25 PSI (1-1.7 bar)

Costo de Caída de Presión

Por cada 2 PSI de caída adicional en el sistema, se requiere aproximadamente 1% más de energía del compresor.

Caída Extra	Incremento Energía	Costo Anual*
5 PSI	2.5%	$625
10 PSI	5%	$1,250
15 PSI	7.5%	$1,875
20 PSI	10%	$2,500

*Basado en compresor de 100 HP, $0.10/kWh, 8,000 h/año