El aire comprimido está presente en una enorme variedad de procesos industriales, aunque muchas veces pasa desapercibido. Se utiliza para accionar herramientas, mover maquinaria, automatizar procesos, transportar materiales e incluso participar directamente en determinados procesos de fabricación.
Pero ¿qué es el aire comprimido exactamente y por qué resulta tan útil en la industria? Para entenderlo, primero hay que conocer cómo se produce y qué ocurre con el aire cuando aumenta su presión.
¿Qué es el aire comprimido?
El aire comprimido es aire atmosférico que ha sido sometido a una presión superior a la presión ambiental mediante un compresor.
El aire que nos rodea está formado principalmente por nitrógeno y oxígeno. Cuando un compresor aspira ese aire y reduce el espacio que ocupa, las moléculas quedan concentradas en un volumen menor y aumenta su presión.
De esta forma se almacena energía que posteriormente puede utilizarse para realizar diferentes tipos de trabajo.
Un ejemplo sencillo sería un globo. Al introducir aire en su interior se concentra una determinada cantidad de aire en un espacio reducido. Cuando se libera, esa energía acumulada provoca el movimiento del globo. En una instalación industrial, el principio es similar, aunque se trabaja de forma controlada y con presiones mucho mayores.
¿Cómo se genera el aire comprimido?
Para producir aire comprimido se utiliza un compresor de aire.
El proceso comienza cuando el equipo aspira aire del ambiente. Este aire pasa por el sistema de admisión y llega al elemento encargado de realizar la compresión.
Dependiendo de la tecnología utilizada, existen diferentes formas de conseguirlo.
Compresión por desplazamiento positivo
En los compresores de desplazamiento positivo se introduce una determinada cantidad de aire dentro de una cámara y posteriormente se reduce el volumen disponible.
Al disminuir el espacio que ocupa el aire, aumenta su presión.
Dentro de este grupo encontramos tecnologías muy habituales como los compresores de pistón y los compresores de tornillo.
Compresión dinámica
Existe también la compresión dinámica, utilizada en equipos como los compresores centrífugos.
En este caso, el aire aumenta primero su velocidad y posteriormente esa energía se transforma en presión.
La elección de una tecnología u otra depende de factores como el caudal requerido, la presión, las horas de funcionamiento y las características concretas de la instalación.
¿Qué ocurre con el aire después de comprimirlo?
El aire no suele pasar directamente desde el compresor hasta la máquina que va a utilizarlo.
Durante la compresión aumenta su temperatura y también se concentra la humedad que contiene naturalmente el aire atmosférico. Por eso, una instalación puede incluir diferentes equipos destinados a enfriar, almacenar y tratar el aire.
Los depósitos permiten disponer de una reserva temporal, mientras que los filtros ayudan a retirar determinados contaminantes y los secadores reducen la humedad.
Después de estas etapas, el aire puede distribuirse mediante una red de tuberías hasta los diferentes puntos de consumo.
¿Para qué sirve el aire comprimido?
Una de las grandes ventajas del aire comprimido es su versatilidad.
Puede utilizarse tanto para generar movimiento y alimentar maquinaria como para intervenir directamente en procesos productivos.
Atlas Copco diferencia, por ejemplo, entre el denominado aire de energía, utilizado para transmitir energía y realizar trabajos mecánicos, y el aire activo, que participa directamente en determinados procesos.
Aire comprimido para herramientas y maquinaria
Uno de los usos más conocidos es la alimentación de herramientas neumáticas.
Taladros, llaves de impacto, pistolas de pintura, cilindros y diferentes sistemas automatizados pueden funcionar mediante aire a presión.
También se emplea para accionar sistemas de control, sujetar piezas, realizar movimientos mecánicos o automatizar partes de una línea de producción.
Uso del aire comprimido en procesos industriales
El aire también puede utilizarse para transportar, limpiar, mezclar, refrigerar o mover determinados materiales.
En estos casos es importante analizar la calidad necesaria, especialmente cuando el aire entra en contacto directo con el producto.
La industria alimentaria, automoción, química, farmacéutica, fabricación de metales, madera, papel, plásticos y textil son algunos de los sectores donde existen aplicaciones habituales de aire comprimido.
¿Por qué se utiliza tanto en la industria?
Una de las razones es que permite distribuir energía desde una instalación centralizada hasta numerosos puntos de utilización.
Un único sistema puede alimentar diferentes máquinas, herramientas y procesos a través de una red de tuberías.
Además, las herramientas neumáticas pueden ofrecer diseños relativamente sencillos y resistentes y adaptarse a entornos donde otras soluciones pueden resultar menos prácticas.
Sin embargo, producir aire comprimido requiere energía. Por ello, una instalación eficiente debe generar únicamente el aire necesario, con la presión adecuada y minimizando pérdidas.
Presión y caudal: dos conceptos fundamentales
Para entender cómo funciona el aire comprimido es importante diferenciar presión y caudal.
La presión indica el nivel al que se encuentra comprimido el aire y suele expresarse en bar dentro de muchas instalaciones industriales.
El caudal, en cambio, representa la cantidad de aire que puede suministrarse durante un determinado periodo de tiempo.
Una máquina puede necesitar una presión concreta, pero también un determinado caudal. Por eso ambos valores deben analizarse al diseñar un sistema de aire comprimido.
La importancia de la calidad del aire
El aire atmosférico contiene humedad, partículas y otros contaminantes que pueden entrar en el sistema.
Dependiendo de la aplicación, estos elementos pueden ser más o menos importantes.
Una herramienta neumática convencional puede admitir unas condiciones diferentes a las de un proceso alimentario, farmacéutico o electrónico en el que el aire entra directamente en contacto con materiales sensibles.
Por ello, las instalaciones pueden incorporar filtros, secadores y otros sistemas de tratamiento para conseguir la calidad necesaria.
¿Por qué aparece agua en una instalación de aire comprimido?
La humedad es una consecuencia natural del proceso.
El aire atmosférico contiene vapor de agua. Cuando se comprime y posteriormente se enfría, parte de ese vapor puede convertirse en agua líquida.
Por esta razón, los sistemas de aire comprimido suelen incorporar elementos para separar y evacuar los condensados.
Controlar esta humedad ayuda a proteger tuberías, herramientas, máquinas y determinados procesos productivos.
Principales aplicaciones del aire comprimido
El número de aplicaciones es muy amplio. En fabricación puede utilizarse para herramientas, sistemas de automatización, controles y transporte de materiales.
En automoción se emplea en procesos de montaje, pintura y reparación. En alimentación y bebidas puede utilizarse en transporte, envasado y determinados procesos de producción. También tiene aplicaciones en construcción, minería, agricultura y otros sectores.
Por este motivo, el aire comprimido se considera uno de los servicios industriales más extendidos.
Una instalación es mucho más que un compresor
Entender qué es el aire comprimido también ayuda a comprender que una instalación no está formada únicamente por el equipo que lo genera.
El sistema puede incluir compresores, depósitos, filtros, secadores, purgas, tuberías y sistemas de regulación y control.
Todos estos elementos deben trabajar conjuntamente para producir, tratar, almacenar y distribuir el aire en las condiciones necesarias.
Un compresor correctamente seleccionado puede perder gran parte de su rendimiento si la red presenta fugas, si existe una caída excesiva de presión o si el tratamiento del aire no está adaptado a las necesidades reales.
El aire comprimido como parte de la industria moderna
El aire comprimido es, en definitiva, una forma de almacenar y transmitir energía utilizando el propio aire atmosférico.
Su capacidad para alimentar herramientas, automatizar maquinaria y participar en numerosos procesos explica su presencia en industrias muy diferentes.
Comprender cómo se genera el aire comprimido, para qué sirve y qué elementos forman una instalación permite entender mejor por qué aspectos como la presión, el caudal, la humedad, la calidad del aire y el mantenimiento resultan fundamentales para conseguir un sistema fiable y eficiente.