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Calculadora de Tanque Pulmon de Aire Comprimido y Demanda de Aire

Calcula el tamano del tanque pulmon que necesita tu sistema de aire comprimido a partir de la demanda pico, la salida del compresor, la banda de presion de trabajo y cuantos arranques por hora quieres permitirle al motor. La herramienta resuelve las dos condiciones que definen el tamano real de un deposito de aire comprimido: el minimo por tiempo de respaldo, que cubre el deficit de aire durante un pico, y el minimo anti ciclos cortos, que evita que un compresor de velocidad fija arranque demasiado seguido y se queme. Despues toma el mayor de los dos, lo compara con la regla practica de galones por CFM y te da un tamano de tanque recomendado con los arranques por hora que tendria a ese volumen. Trabaja igual en metrico o en imperial. Es gratis, sin registro, y tus numeros se quedan en tu navegador.

En resumen: el tanque pulmon de aire comprimido, tambien llamado deposito de aire comprimido, se dimensiona por dos condiciones y te quedas con la mayor. La primera es el respaldo durante un pico: V = t x C x Pa / (P1 menos P2), donde t es el tiempo de respaldo en minutos, C es el deficit de aire (la demanda pico menos la salida del compresor), Pa es la presion atmosferica y P1 y P2 son las presiones de paro y de arranque. La segunda es el limite de ciclos cortos: un compresor de velocidad fija no debe arrancar mas de unas 6 veces por hora, y para lograrlo el tanque necesita un almacenamiento minimo. Casi siempre gana la condicion anti ciclos cortos y da un tanque mucho mas grande que el que pediria solo el respaldo. Ingresa la demanda pico, la salida del compresor, la banda de presion y los arranques permitidos para leer el tanque recomendado, el deficit de aire, los dos minimos y los arranques por hora que tendrias a ese tamano.

Demanda de aire

Banda de presion y tiempo

Limite de ciclos cortos

Resultado del tanque pulmon

1,500 Ltanque pulmon recomendado

Deficit de aire a amortiguar
2.0 l/s
Minimo por tiempo de respaldo
81.0 L
Minimo anti ciclos cortos
1,216 L
Regla practica (por compresor)
289 to 481 L
Arranques del motor a este tanque
4.9 /h
Banda de presion util
1.50 bar

Un tanque de 81.0 L cubre el deficit de aire, pero mantener el compresor en 6 arranques por hora pide cerca de 1,216 L. Usa el mayor: cerca de 1,500 L. Mantener el compresor bajo 6 arranques por hora es lo que define el tamano aqui, no el tiempo de respaldo.

Que calcula esta herramienta

La calculadora responde una pregunta que parece sencilla y casi nunca lo es: de que tamano tiene que ser el tanque pulmon de tu sistema de aire comprimido. La respuesta no sale de una sola cuenta, sino de dos condiciones que compiten entre si, y el tamano correcto es el mayor de las dos. La primera condicion es el tiempo de respaldo, la capacidad de sostener la presion durante un pico de demanda mientras el compresor no alcanza a entregar todo el aire. La segunda es el limite de ciclos cortos, que evita que un compresor de velocidad fija arranque y pare con demasiada frecuencia. Ingresas la demanda pico de aire, la salida del compresor, las presiones de paro y arranque, el tiempo de respaldo y los arranques por hora que le permites al motor, y la herramienta calcula ambos minimos y toma el mas grande.

El resultado principal es el tanque recomendado, redondeado a un tamano comercial. Junto a el, el panel muestra el deficit de aire que hay que amortiguar, es decir la demanda pico menos la salida del compresor, el minimo por tiempo de respaldo, el minimo anti ciclos cortos, la banda de regla practica en galones o litros por unidad de compresor, la banda de presion util y, sobre todo, los arranques por hora que el motor haria realmente a ese tanque recomendado. Ese ultimo dato cierra el circulo: te dice si el tamano que elegiste deja al compresor dentro de un ciclo de vida sano.

La grafica del panel muestra los dos minimos uno junto al otro, para que veas de inmediato cual manda. En un taller pequeno, el minimo por tiempo de respaldo suele ser una fraccion del minimo anti ciclos cortos, y la barra corta engana: parece que un tanque chico basta, pero ese tanque haria arrancar al compresor decenas de veces por hora y lo llevaria a una falla temprana. Leer las dos barras juntas es la leccion central de esta herramienta, y la razon por la que tantos sistemas quedan mal dimensionados cuando alguien calcula solo el respaldo y se olvida del ciclo del motor.

Como se obtiene el tamano del tanque

El calculo se apoya en dos formulas y una regla de decision. La primera formula es el respaldo durante un pico. Cuando la demanda supera a lo que el compresor entrega, el tanque cede el aire que le falta al sistema, y su presion cae desde el paro P1 hasta el arranque P2. El volumen de tanque que sostiene esa demanda durante t minutos es V = t x C x Pa / (P1 menos P2), donde C es el deficit de aire, es decir la demanda pico menos la salida del compresor, Pa es la presion atmosferica y P1 menos P2 es la banda de presion util. En unidades imperiales el resultado en pies cubicos se multiplica por 7.48 para pasarlo a galones. En metrico, V en litros es t x C en l/s x 60 x 1.013 dividido entre la banda de presion en bar.

La segunda formula es el limite de ciclos cortos. Un compresor de velocidad fija carga y descarga, y cada arranque del motor genera calor y desgaste, asi que hay que limitar cuantas veces por hora arranca. El caso peor ocurre cuando la demanda es la mitad de la salida del compresor, porque ahi los tiempos de carga y descarga se igualan y el ciclo es el mas rapido posible. Con ese caso peor, los arranques por hora son 15 x el caudal del compresor en l/min dividido entre el almacenamiento, donde el almacenamiento en aire libre es V x banda de presion dividido entre Pa. Despejando, el tanque que mantiene los arranques en N por hora o menos necesita V mayor o igual a (15 x caudal del compresor dividido entre N) x Pa dividido entre la banda de presion. La industria suele mantener N cerca de 6 por hora, y menos para motores grandes.

La regla de decision es la parte que mas se olvida: el tanque recomendado es el mayor de los dos minimos, redondeado hacia arriba a un tamano estandar. El respaldo casi siempre da un tanque pequeno, y el limite de ciclos cortos casi siempre da uno grande. Tomar el menor, o promediar, es un error que condena al compresor a un ciclo demasiado rapido. Como gut check adicional, la herramienta muestra la regla practica de 3 a 5 galones de tanque por CFM de compresor, hasta 10 para demandas muy irregulares, para que compares el numero calculado con lo que la experiencia de campo espera.

La formula del tanque de respaldo

El tanque pulmon es, en esencia, una reserva de aire a presion que el sistema puede gastar mas rapido de lo que el compresor la repone. Durante un pico de demanda, el tanque entrega el deficit y su presion baja; cuando el pico termina, el compresor la vuelve a subir. El tamano necesario para un respaldo dado sale de un balance de masa sencillo: el aire que el tanque cede es su volumen por la caida de presion, expresada en atmosferas, y ese aire tiene que igualar el deficit multiplicado por el tiempo. De ahi V = t x C x Pa / (P1 menos P2).

Cada termino tiene un significado fisico claro. El tiempo de respaldo t es cuanto quieres que el tanque aguante el pico por si solo, tipicamente medio minuto a un par de minutos; mas tiempo pide mas tanque. El deficit C es lo que al compresor le falta para cubrir el pico, y si el compresor ya cubre la demanda el deficit es cero y el minimo por respaldo tambien es cero. La presion atmosferica Pa, 14.7 psia o 1.013 bar, aparece porque el aire almacenado se mide a presion pero se gasta a caudal de aire libre. Y la banda P1 menos P2 es cuanta presion puedes dejar caer antes de que el sistema quede por debajo de su minimo util: una banda ancha permite un tanque mas chico, una banda estrecha exige uno mas grande.

En el caso metrico por defecto, la demanda pico es 14 l/s y el compresor entrega 12 l/s, asi que el deficit es 2.0 l/s. Con un respaldo de 1 minuto y una banda de 8 a 6.5 bar, es decir 1.50 bar de caida, el minimo por respaldo es 2.0 x 60 x 1.013 dividido entre 1.50, que da cerca de 81.0 L. Es un tanque pequeno, y ahi esta la trampa: 81 litros cubren el pico, pero no dicen nada del ritmo al que el compresor tendria que arrancar para reponer ese aire. Esa segunda pregunta es la que casi siempre manda.

Respaldo frente a ciclos cortos

La tension entre las dos condiciones es el corazon del dimensionamiento. El respaldo mira hacia el proceso: quiere que la presion no se hunda cuando varias herramientas jalan aire a la vez. Los ciclos cortos miran hacia el compresor: quieren que el motor no arranque cada pocos minutos. Son dos objetivos distintos y dan dos tamanos distintos, y el error clasico es calcular solo uno.

Un compresor de velocidad fija que arranca demasiado seguido se llama en corto ciclado, y es una de las causas mas comunes de falla prematura. Cada arranque tira una corriente alta, calienta el bobinado del motor y desgasta contactores y valvulas. La mayoria de los fabricantes de motores limitan los arranques por hora, con numeros mas bajos cuanto mas grande es el motor: un motor pequeno tolera quiza 15 o 20 arranques por hora, uno grande apenas 4 a 6. Por eso el limite de ciclos cortos crece con el tamano del compresor y casi siempre exige un tanque mucho mayor que el respaldo.

En el caso por defecto la diferencia es dramatica. El minimo por respaldo es 81.0 L, pero el minimo anti ciclos cortos es 1,216 L para mantener el motor en 6 arranques por hora. Si alguien instalara el tanque de 81 litros que pide el respaldo, el compresor arrancaria muchas mas veces por hora y se dirigiria a una falla temprana. Tomando el mayor de los dos, la herramienta recomienda cerca de 1,500 L, un tamano comercial que deja el motor en unos 4.9 arranques por hora, comodamente dentro del limite. Esa es la razon de existir de la regla de decision: el numero grande manda.

La banda de presion y el paro y arranque

La banda de presion es el rango entre el que el presostato del compresor apaga y enciende el motor. La presion de paro P1 es la maxima, a la que el compresor deja de cargar; la presion de arranque P2 es la minima util, a la que vuelve a encender. La diferencia, P1 menos P2, es la banda util, y es una de las palancas mas poderosas para dimensionar el tanque, porque aparece en el denominador de las dos formulas.

Una banda ancha guarda mas aire util en el mismo tanque, porque el tanque puede caer mas antes de tocar el minimo. Eso reduce tanto el minimo por respaldo como el minimo anti ciclos cortos. Por eso subir el paro o bajar el arranque, dentro de lo que el proceso tolere, permite un tanque mas chico o menos arranques al motor. El limite es la presion minima que tus herramientas o tu proceso necesitan de verdad: si una herramienta pide 6 bar en el punto de uso, no puedes dejar caer el tanque por debajo de eso mas las perdidas de la red. La banda tampoco puede ser tan ancha que el compresor trabaje siempre contra una presion de descarga muy alta, porque eso gasta mas energia.

En el caso por defecto la banda es de 8 a 6.5 bar, es decir 1.50 bar de caida util. Si esa banda se abriera a 8 a 6 bar, 2.0 bar de caida, tanto el respaldo como el limite de ciclos cortos pedirian menos tanque para el mismo servicio, porque cada litro de tanque guardaria mas aire util. Ajustar la banda es a menudo mas barato que comprar un tanque mas grande, siempre que el proceso aguante la presion minima resultante. La herramienta reporta la banda util para que veas su efecto directo sobre el tamano.

Dimensionar el compresor desde la demanda

El tanque amortigua, pero no crea aire: en promedio, el compresor tiene que entregar tanto como el sistema consume. Por eso el dimensionamiento arranca en la demanda, no en el tanque. La demanda pico es la suma de todas las herramientas y cilindros que pueden funcionar a la vez, cada uno por su consumo de aire en CFM o en Nm3/h, multiplicado por su ciclo de trabajo y por su cantidad, mas un margen por fugas y un margen de crecimiento. Las fugas de una red tipica se llevan del 10 al 20 por ciento del aire, y una planta que planea crecer deja todavia mas margen.

Cuando la demanda promedio supera lo que el compresor entrega, no hay tanque que alcance: el sistema simplemente se queda sin aire. El tanque solo sirve para cubrir picos cortos por encima del promedio, y ahi es donde entra el deficit. Si el consumo de un cilindro neumatico entra en tu demanda, puedes estimarlo con precision en la calculadora de fuerza de cilindro neumatico y consumo de aire, que reporta el aire libre por ciclo y por minuto en Nl/min y SCFM. Sumando el consumo de todos los actuadores y herramientas obtienes la demanda pico que alimenta esta calculadora de tanque.

Con la demanda y la salida del compresor ya definidas, el deficit es simplemente la resta. En el caso por defecto, 14 l/s de pico menos 12 l/s de compresor dan 2.0 l/s de deficit, que es lo que el tanque tiene que amortiguar durante el respaldo. Si el compresor se cambiara por uno que entregue 14 l/s o mas, el deficit caeria a cero y el minimo por respaldo se anularia, pero el minimo anti ciclos cortos seguiria ahi, porque ese depende del caudal del compresor y de la banda, no del deficit.

La regla practica de galones por CFM

Antes de las formulas, la industria del aire comprimido usaba una regla de campo simple: de 3 a 5 galones de tanque por cada CFM de compresor, y hasta 10 galones por CFM cuando la demanda es muy irregular o pico. Esa regla sigue siendo un gut check util, y por eso la herramienta la muestra junto al numero calculado. Si tu tanque recomendado cae dentro o cerca de esa banda, vas por buen camino; si queda muy por debajo, algo esta subdimensionado.

La regla practica traduce en litros lo mismo. En el caso por defecto, con un compresor de 12 l/s, la banda de regla practica es de 289 a 481 L, y el tanque recomendado de 1,500 L queda por encima de ella. Eso no es una contradiccion: la regla practica es un piso conservador para demandas ordinarias, mientras que el limite de ciclos cortos con solo 6 arranques por hora empuja el tanque mas arriba. Cuando el numero calculado supera la regla practica, casi siempre es porque el limite de arranques es exigente, y conviene respetar el numero mayor.

La regla practica brilla cuando no tienes todos los datos. Si conoces la salida del compresor pero no la banda de presion exacta ni los arranques permitidos, multiplicar por 3 a 5 galones por CFM te da un primer tamano razonable en segundos. Luego, con las formulas completas, afinas. Pensar en la regla y en las formulas a la vez evita los dos errores opuestos: quedarse corto porque solo calculaste el respaldo, o gastar de mas porque exageraste el respaldo sin mirar lo que la experiencia de campo considera suficiente.

Tanque humedo y tanque seco, y el drenaje

Un sistema de aire comprimido puede tener el tanque en dos posiciones, y cada una hace un trabajo distinto. El tanque humedo va justo despues del compresor, antes del secador, y ademas de amortiguar recibe todo el aire caliente y cargado de humedad que sale del compresor. Al enfriarse en el tanque, buena parte de esa humedad condensa en el fondo, asi que el tanque humedo actua como primer separador de condensado. Por eso hay que drenarlo, idealmente con un drenaje automatico, porque el agua acumulada reduce la capacidad util y puede arrastrarse a la red.

El tanque seco va despues del secador y buffer solo demanda: guarda aire ya seco para soltarlo en los picos, sin la carga de humedad del tanque humedo. Muchos sistemas usan los dos, un tanque humedo pequeno junto al compresor y un tanque seco mas grande cerca del punto de uso. Cuando esta calculadora dimensiona por ciclos cortos y por respaldo, el volumen resultante es el almacenamiento efectivo que el compresor ve, y en la practica se reparte entre el tanque humedo y el seco segun el diseno de la sala.

El drenaje no es un detalle menor. Un tanque sin drenar acumula agua que se lleva volumen util, oxida el interior y arrastra condensado a las herramientas, donde arruina sellos y congela valvulas. Un drenaje automatico temporizado o por nivel resuelve el problema sin depender de que alguien abra la valvula cada turno. La ubicacion fisica de la sala de compresores, la red de tuberia y los puntos de drenaje entran en el diseno de la Infraestructura de Planta, y el consumo energetico del compresor alimenta la Gestion Energetica del sitio.

CFM, SCFM y ACFM

El aire se mide en volumen por tiempo, pero un volumen de aire depende de la presion y la temperatura a la que se mida, asi que hay que fijar la referencia. CFM significa pies cubicos por minuto, y por si solo es ambiguo. SCFM, pies cubicos estandar por minuto, se refiere al aire llevado a una condicion estandar, tipicamente cerca de la presion atmosferica y una temperatura de referencia, que es como los catalogos de compresores declaran su entrega. ACFM, pies cubicos reales por minuto, es el volumen a las condiciones reales de operacion, a la presion y temperatura donde se mide.

La diferencia importa porque el aire comprimido ocupa menos volumen que el aire libre. Un compresor que entrega, digamos, 25 SCFM esta moviendo esa cantidad de aire libre; dentro de la linea a presion, ese mismo aire ocupa mucho menos. Al dimensionar demanda y tanque hay que trabajar con una referencia consistente, y esta herramienta razona en aire libre, es decir en la referencia estandar, tanto para la demanda como para el almacenamiento. En metrico, el equivalente son los litros por segundo o los metros cubicos normales por hora referidos a la condicion estandar. En Brasil el mismo caudal se llama PCM, pes cubicos por minuto, la version local de CFM. Mientras compares demanda y entrega en la misma referencia, el dimensionamiento es correcto.

Seguridad de recipientes a presion y NR-13

Un tanque pulmon es un recipiente a presion, y a partir de cierto tamano cae bajo reglas de seguridad que no son opcionales. En Estados Unidos y buena parte del mundo, el codigo de referencia es el ASME BPVC Seccion VIII, que gobierna el diseno, la fabricacion y la certificacion de recipientes a presion. El tanque debe llevar una valvula de alivio dimensionada para la maxima presion de trabajo, y esa valvula nunca se debe bloquear ni ajustar por encima de la presion de diseno del recipiente.

En Brasil, la norma que aplica es la NR-13, que regula calderas, recipientes a presion, tuberia y tanques de almacenamiento. La NR-13 exige el registro del recipiente, inspecciones periodicas por un profesional habilitado, una placa de identificacion, un libro de registro de seguridad y una valvula de alivio en buen estado. Para tanques por encima de ciertos volumenes y presiones, las inspecciones interna y externa tienen plazos definidos, y operar un recipiente fuera de norma expone a la planta a sanciones y, mas grave, a un riesgo real de accidente. Un tanque de aire comprimido que estalla libera una energia enorme.

La lectura practica es que el tamano que arroja esta herramienta no es solo una cifra de ingenieria, sino tambien el punto de partida para el cumplimiento. Un tanque de 1,500 L o de 5,000 L a 8 o 10 bar es un recipiente serio que necesita su valvula de alivio, su registro y su plan de inspeccion. Al dimensionar de mas, cosa que a menudo conviene, hay que recordar que el recipiente mas grande tambien conlleva mas obligaciones de seguridad, aunque el costo de esas obligaciones suele ser pequeno frente al beneficio de un aire estable y un compresor sano.

Donde encaja esta calculadora

Sirve a quien especifica o revisa un sistema de aire comprimido: ingenieros de planta que dimensionan un compresor y su tanque para una linea nueva, tecnicos de mantenimiento que sospechan que un compresor cicla demasiado, integradores que arman la sala de aire de una celda de automatizacion y estudiantes que resuelven un ejercicio de neumatica. La idea es fijar el tanque recomendado, el deficit de aire y el ritmo de arranques en minutos, con numeros defendibles, antes de comprar el recipiente y el compresor.

Como la herramienta separa el minimo por respaldo del minimo anti ciclos cortos, es facil probar escenarios. Puedes ver cuanto baja el tanque si abres la banda de presion, cuanto sube si permites menos arranques, o como cambia el deficit al elegir un compresor mas grande. Esa comparacion rapida convierte una decision de sala de aire en una eleccion con datos. Encaja al lado de las otras herramientas del silo de Automatizacion Industrial: la calculadora de velocidad de banda transportadora para el movimiento de la linea, y la calculadora de fuerza de cilindro neumatico para el aire que cada actuador consume, cuyo total alimenta la demanda que aqui dimensionas.

Cinco ejemplos resueltos

Ejemplo 1: taller pequeno, respaldo frente a ciclos, el caso por defecto

Un taller tiene una demanda pico de 30 CFM y un compresor de 25 CFM, con una banda de 120 a 100 psi, un respaldo de 1 minuto y un limite de 6 arranques por hora. El deficit es 5 CFM y la banda util es 20 psi. El minimo por respaldo sale en 27.5 gal, un tanque chico, pero el minimo anti ciclos cortos es 343 gal para mantener el motor en 6 arranques por hora. Tomando el mayor y redondeando a un tamano comercial, el tanque recomendado es 400 gal, a los que el motor arrancaria cerca de 5.2 veces por hora, dentro del limite. La regla practica pide de 75 a 125 gal. La leccion es que el tanque de 27 galones que pide el respaldo se ve suficiente, pero llevaria al compresor a ciclos cortos que lo destruirian; el numero anti ciclos cortos fija el tamano real.

Ejemplo 2: herramienta reciprocante irregular

Una herramienta reciprocante da una demanda pico de 40 CFM contra un compresor de 20 CFM, con una banda de 175 a 145 psi, un respaldo de 0.5 min y hasta 10 arranques por hora permitidos. El deficit es grande, 20 CFM, y la banda tambien, 30 psi. El minimo por respaldo es 36.6 gal y el minimo anti ciclos cortos es 110 gal, asi que el tanque recomendado es 120 gal, a los que el motor arranca cerca de 9.2 veces por hora. La regla practica pide de 60 a 100 gal. La leccion es que con un deficit grande y una ventana de arranques amplia, los dos minimos se acercan bastante entre si, a diferencia del caso anterior donde estaban muy separados.

Ejemplo 3: el compresor ya cubre el pico

Un sistema tiene una demanda pico de 80 CFM y un compresor que tambien entrega 80 CFM, con una banda de 175 a 125 psi, un respaldo de 1 minuto y 6 arranques por hora. Como la salida iguala al pico, el deficit es cero y el minimo por respaldo es 0 gal: no hace falta tanque para el respaldo. Y sin embargo el minimo anti ciclos cortos es 440 gal, y el tanque recomendado sube a 660 gal, a los que el motor arranca cerca de 4.0 veces por hora. La regla practica pide de 240 a 400 gal. La leccion es que aun sin deficit de aire, el tanque sigue existiendo, con el proposito unico de evitar que el compresor haga ciclos cortos. El respaldo puede ser cero y el tanque seguir siendo grande.

Ejemplo 4: taller metrico, el caso por defecto en SI

Un taller en unidades metricas tiene una demanda pico de 14 l/s y un compresor de 12 l/s, con una banda de 8 a 6.5 bar, un respaldo de 1 minuto y 6 arranques por hora. El deficit es 2.0 l/s y la banda util es 1.50 bar. El minimo por respaldo es 81 L, pero el minimo anti ciclos cortos es 1,216 L, asi que el tanque recomendado es 1,500 L, a los que el motor arranca cerca de 4.9 veces por hora. La regla practica pide de 289 a 481 L. La leccion es la misma logica en SI que en imperial: se toma el mayor del respaldo y del anti ciclos cortos, y aqui el anti ciclos cortos lo supera con creces.

Ejemplo 5: linea mayor, marco NR-13 en Brasil

Una linea grande tiene una demanda pico de 60 l/s y un compresor de 45 l/s, con una banda de 10 a 8 bar, un respaldo de 1 minuto y un limite mas estricto de 5 arranques por hora por ser un motor grande. El deficit es 15 l/s y la banda util es 2.0 bar. El minimo por respaldo es 456 L y el minimo anti ciclos cortos trepa a 4,103 L, de modo que el tanque recomendado es 5,000 L, a los que el motor arranca cerca de 4.1 veces por hora. La regla practica pide de 1,083 a 1,805 L. La leccion es que a este tamano el recipiente cae de lleno bajo las reglas de recipientes a presion, la NR-13 en Brasil y el ASME en otros lugares, con registro, inspeccion periodica y valvula de alivio obligatorios.

Tres consejos de experto

Toma el mayor de los dos numeros

El dimensionamiento por tiempo de respaldo da un tanque pequeno y el dimensionamiento anti ciclos cortos da uno grande, y el tamano correcto es el mayor de los dos, sin promediar ni quedarse con el menor. Es el error que mas veces deja a un compresor ciclando en corto: alguien calcula solo el respaldo, ve un numero comodo y lo instala, y el motor arranca decenas de veces por hora hasta fallar. Un compresor de velocidad variable, VSD, cambia esta cuenta, porque modula su salida en lugar de arrancar y parar, asi que necesita mucho menos almacenamiento anti ciclos cortos; para un compresor de velocidad fija, en cambio, el numero anti ciclos cortos casi siempre manda y hay que respetarlo.

Erra por el lado grande

Cuando dudes entre dos tamanos comerciales, sube uno. Un tanque mas grande mantiene la presion mas estable, reduce los arranques del motor, alarga la vida del compresor y le da a la humedad un lugar donde condensar y caer al fondo. El costo de sobredimensionar es casi todo espacio de piso y el precio del recipiente, mientras que el costo de subdimensionar es un compresor que se quema antes de tiempo y una presion que se hunde en cada pico. Esa asimetria de riesgo justifica ir por el tamano de mas en la mayoria de los casos, siempre respetando las reglas de recipientes a presion que aplican al volumen elegido.

Cuida la ubicacion y el drenaje

Un tanque humedo, justo despues del compresor, recoge condensado y hay que drenarlo, idealmente con un drenaje automatico, porque el agua acumulada roba volumen util y arrastra humedad a la red. Un tanque seco, despues del secador, buffer solo demanda y guarda aire limpio para los picos. Muchos sistemas usan los dos. Y a partir de cierto tamano y presion, el recipiente cae bajo las reglas de seguridad: en Brasil la NR-13 gobierna el registro del recipiente, la inspeccion periodica y la valvula de alivio, y en otros paises el ASME BPVC Seccion VIII cumple ese papel. Dimensionar bien el tanque incluye planear su drenaje, su ubicacion y su cumplimiento, no solo su volumen.

Preguntas frecuentes

Que hace esta calculadora de tanque pulmon de aire comprimido?

Dimensiona el tanque pulmon, o deposito de aire comprimido, que necesita tu sistema. Resuelve dos condiciones y toma la mayor: el minimo por tiempo de respaldo, que cubre el deficit de aire durante un pico con V = t x C x Pa / (P1 menos P2), y el minimo anti ciclos cortos, que evita que un compresor de velocidad fija arranque demasiado seguido. El panel reporta el tanque recomendado, el deficit de aire, los dos minimos, la banda de regla practica, la banda de presion util y los arranques por hora que el motor haria a ese tanque. En el caso por defecto, con 14 l/s de pico, 12 l/s de compresor y una banda de 8 a 6.5 bar, el respaldo pide 81 L pero el anti ciclos cortos pide 1,216 L, asi que recomienda 1,500 L con cerca de 4.9 arranques por hora.

Cual es la formula para dimensionar un tanque pulmon?

El minimo por tiempo de respaldo es V = t x C x Pa / (P1 menos P2), donde t es el tiempo de respaldo en minutos, C es el deficit de aire, es decir la demanda pico menos la salida del compresor, Pa es la presion atmosferica, 14.7 psia o 1.013 bar, y P1 menos P2 es la banda de presion util entre paro y arranque. En metrico, V en litros es t x C en l/s x 60 x 1.013 dividido entre la banda en bar. El minimo anti ciclos cortos es V mayor o igual a (15 x caudal del compresor dividido entre N) x Pa dividido entre la banda, donde N son los arranques por hora permitidos. El tanque recomendado es el mayor de los dos, redondeado a un tamano comercial.

Por que hay que tomar el mayor de los dos minimos?

Porque cada minimo resuelve un problema distinto y el tanque debe resolver los dos a la vez. El minimo por respaldo garantiza que la presion no se hunda durante un pico de demanda; el minimo anti ciclos cortos garantiza que el compresor no arranque demasiado seguido. Si tomas solo el respaldo, que casi siempre es el numero pequeno, el compresor cicla en corto y se desgasta; si tomas solo el anti ciclos cortos, podrias no cubrir un pico particularmente largo. Tomando el mayor cubres ambas condiciones. En el caso por defecto, el respaldo pide 81 L y el anti ciclos cortos pide 1,216 L, asi que gana el segundo y el tanque recomendado es 1,500 L.

Que son los ciclos cortos y por que danan al compresor?

Los ciclos cortos, o corto ciclado, ocurren cuando un compresor de velocidad fija arranca y para con demasiada frecuencia porque el tanque es pequeno y se llena y vacia rapido. Cada arranque tira una corriente alta, calienta el bobinado del motor y desgasta contactores, valvulas y el propio motor. Los fabricantes limitan los arranques por hora, con numeros mas bajos cuanto mas grande es el motor: uno pequeno tolera quiza 15 a 20 por hora, uno grande apenas 4 a 6. Un tanque bien dimensionado alarga el tiempo entre arranques y mantiene el motor dentro de su limite. Por eso el minimo anti ciclos cortos casi siempre define el tamano real del tanque, no el respaldo.

Que es el deficit de aire y como se calcula?

El deficit de aire es lo que al compresor le falta para cubrir la demanda pico, es decir la demanda pico menos la salida del compresor. Es el aire que el tanque tiene que entregar por si solo durante un pico. En el caso por defecto, 14 l/s de pico menos 12 l/s de compresor dan 2.0 l/s de deficit. Si el compresor iguala o supera al pico, el deficit es cero y el minimo por respaldo tambien es cero, pero el tanque sigue existiendo por el limite de ciclos cortos. El deficit alimenta directamente la formula del respaldo: cuanto mayor el deficit y mas largo el respaldo que quieres, mas grande el tanque que pide esa condicion.

Como afecta la banda de presion al tamano del tanque?

La banda de presion, P1 menos P2, es la diferencia entre el paro y el arranque, y aparece en el denominador de las dos formulas, asi que una banda mas ancha reduce el tamano del tanque. Un tanque puede caer mas antes de tocar el minimo util, y por eso guarda mas aire aprovechable en el mismo volumen. Subir el paro o bajar el arranque, dentro de lo que el proceso tolere, permite un tanque mas chico o menos arranques al motor. El limite es la presion minima que tus herramientas necesitan de verdad en el punto de uso. En el caso por defecto, la banda de 8 a 6.5 bar da 1.50 bar de caida util; abrirla a 2.0 bar pediria menos tanque.

El compresor ya cubre la demanda, necesito tanque?

Si, casi siempre. Aunque el compresor iguale la demanda pico y el deficit sea cero, un compresor de velocidad fija sigue arrancando y parando, y sin tanque lo haria demasiado seguido. El minimo anti ciclos cortos existe incluso cuando el minimo por respaldo es cero. En el ejemplo del compresor de 80 CFM que cubre un pico de 80 CFM, el respaldo pide 0 gal, pero el anti ciclos cortos pide 440 gal y el tanque recomendado es 660 gal, con el proposito unico de limitar los arranques a 4 por hora. La unica excepcion practica es un compresor de velocidad variable, que modula su salida y necesita mucho menos almacenamiento.

Que dice la regla practica de galones por CFM?

La regla de campo pide de 3 a 5 galones de tanque por cada CFM de compresor, y hasta 10 galones por CFM cuando la demanda es muy irregular o pico. Es un gut check rapido cuando no tienes todos los datos: multiplicas la salida del compresor por 3 a 5 y obtienes un primer tamano razonable en segundos. La herramienta muestra esta banda junto al numero calculado para que compares. En el caso por defecto, con un compresor de 12 l/s, la banda es de 289 a 481 L. El tanque recomendado de 1,500 L queda por encima porque el limite de 6 arranques por hora es exigente; cuando el calculo supera la regla practica, respeta el numero mayor.

Cual es la diferencia entre tanque humedo y tanque seco?

El tanque humedo va justo despues del compresor, antes del secador, y ademas de amortiguar recibe el aire caliente y humedo del compresor; al enfriarse, parte de esa humedad condensa en el fondo, asi que actua como primer separador de condensado y hay que drenarlo. El tanque seco va despues del secador y buffer solo demanda, guardando aire ya seco para los picos. Muchos sistemas usan los dos: un tanque humedo pequeno junto al compresor y un tanque seco mas grande cerca del uso. El volumen que esta herramienta calcula es el almacenamiento efectivo que el compresor ve, y en la practica se reparte entre los dos segun el diseno de la sala de aire.

Que diferencia hay entre CFM, SCFM, ACFM y PCM?

CFM son pies cubicos por minuto, y por si solo es ambiguo porque el volumen del aire depende de la presion y la temperatura. SCFM, pies cubicos estandar por minuto, es el aire llevado a una condicion estandar cercana a la atmosferica, que es como los catalogos de compresores declaran su entrega. ACFM, pies cubicos reales por minuto, es el volumen a las condiciones reales de operacion. PCM, pes cubicos por minuto, es el nombre que se usa en Brasil para el mismo caudal que CFM. Esta herramienta razona en aire libre, es decir en la referencia estandar, tanto para la demanda como para el tanque; lo importante es comparar demanda y entrega en la misma referencia.

Que normas de seguridad aplican a un tanque de aire comprimido?

Un tanque pulmon es un recipiente a presion y cae bajo reglas de seguridad. En Estados Unidos y buena parte del mundo, el codigo es el ASME BPVC Seccion VIII, que gobierna el diseno, la fabricacion y la certificacion, y exige una valvula de alivio dimensionada para la maxima presion de trabajo. En Brasil aplica la NR-13, que exige registro del recipiente, inspecciones periodicas por un profesional habilitado, placa de identificacion, libro de registro y valvula de alivio en buen estado. Un tanque de 1,500 L o de 5,000 L a 8 o 10 bar es un recipiente serio que necesita su valvula, su registro y su plan de inspeccion; operar fuera de norma expone a sanciones y a un riesgo real de accidente.

Que es la NR-13 y cuando aplica a mi tanque?

La NR-13 es la norma reguladora brasilena de calderas, recipientes a presion, tuberia y tanques de almacenamiento. Aplica a los recipientes a presion por encima de ciertos volumenes y presiones, categoria en la que caen la mayoria de los tanques pulmon industriales. Exige registro del recipiente, una placa de identificacion, un libro de registro de seguridad, inspecciones interna y externa con plazos definidos por un profesional habilitado, y una valvula de alivio en buen estado y sin bloquear. Para el ejemplo de linea mayor, con un tanque recomendado de 5,000 L a 10 bar, el recipiente cae de lleno bajo la NR-13. Fuera de Brasil, el equivalente suele ser el ASME BPVC Seccion VIII y las reglas locales de recipientes a presion.

Un compresor de velocidad variable necesita el mismo tanque?

No, necesita mucho menos almacenamiento anti ciclos cortos. Un compresor de velocidad variable, VSD, modula su salida para seguir la demanda en lugar de arrancar y parar entre el paro y el arranque, asi que no sufre el problema de los ciclos cortos que define el tamano en un compresor de velocidad fija. Todavia conviene un tanque para estabilizar la presion y cubrir picos rapidos por encima de la capacidad, es decir el minimo por respaldo, pero el enorme minimo anti ciclos cortos desaparece o se reduce mucho. Por eso, para un VSD, el respaldo suele mandar y el tanque resulta bastante mas pequeno que para un compresor de velocidad fija del mismo caudal.

Como estimo la demanda pico de aire de mi planta?

La demanda pico es la suma de todas las herramientas y cilindros que pueden funcionar a la vez, cada uno por su consumo de aire multiplicado por su ciclo de trabajo y su cantidad, mas un margen por fugas del 10 al 20 por ciento y un margen de crecimiento. Para el aire que consume un cilindro neumatico, puedes calcularlo con precision en la calculadora de fuerza de cilindro neumatico y consumo de aire, que reporta el aire libre por ciclo y por minuto. Sumando el consumo de todos los actuadores y herramientas obtienes la demanda pico que alimenta esta calculadora de tanque. Recuerda que el tanque solo amortigua picos cortos: en promedio, el compresor tiene que entregar tanto como el sistema consume.

Que tan grande debe ser el tiempo de respaldo?

El tiempo de respaldo es cuanto quieres que el tanque sostenga un pico por si solo, y tipicamente va de medio minuto a un par de minutos. Mas tiempo pide mas tanque, porque el minimo por respaldo crece linealmente con t en la formula V = t x C x Pa / (P1 menos P2). Se elige segun cuanto duran los picos reales del proceso y cuanto tarda el compresor en alcanzar la demanda: si los picos son cortos, medio minuto basta; si hay eventos de demanda largos, conviene mas. En el caso por defecto se usa 1 minuto. Ten en cuenta que, en la mayoria de los sistemas de velocidad fija, el limite de ciclos cortos supera al respaldo y termina definiendo el tamano, sin importar demasiado el tiempo de respaldo elegido.

Esta calculadora es gratis y guarda mis datos?

Si, la herramienta es gratis y sin registro, y todo el calculo ocurre en tu navegador. Los numeros que ingresas nunca se envian a un servidor, ni se guardan, ni se comparten. Ademas puedes descargar un PDF limpio, exportar un CSV o compartir el resultado por WhatsApp. Esta calculadora es para fines educativos y de planeacion; confirma cualquier cifra que respalde una decision de compra o de seguridad con el fabricante del compresor y del recipiente, con las normas de recipientes a presion que apliquen en tu pais, ASME o NR-13, y con un ingeniero calificado.

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Fuentes, aviso legal y transparencia editorial

El metodo de dimensionar el tanque por dos condiciones, el respaldo durante un pico con V = t x C x Pa / (P1 menos P2) y el limite de ciclos cortos que mantiene los arranques del motor en un maximo por hora, y de tomar el mayor de los dos redondeado a un tamano comercial, sigue practicas reconocidas de ingenieria de aire comprimido, alineadas con la guia del CAGI sobre almacenamiento y ciclos cortos y con las reglas de recipientes a presion del ASME BPVC Seccion VIII. La regla practica de 3 a 5 galones por CFM es una referencia de campo ampliamente usada. La herramienta es un modelo de primera pasada; un diseno formal anade el reparto entre tanque humedo y seco, el dimensionamiento del secador y de los filtros, la caida de presion de la red y el perfil real de demanda. Esta calculadora y su guia las construye y revisa el equipo de OpsCalculators; consulta nuestra Politica Editorial para saber como se investiga, construye y prueba cada herramienta.

Los resultados son estimaciones utiles para planeacion y educacion, no un sustituto de la seleccion formal con el fabricante del compresor y del recipiente ni del cumplimiento de las normas de recipientes a presion. El tanque pulmon es un recipiente a presion, y su registro, inspeccion y valvula de alivio se rigen por el ASME BPVC Seccion VIII o, en Brasil, por la NR-13, cuyo cumplimiento es obligatorio y debe verificarlo un profesional habilitado. Valida los resultados antes de una decision de compra o de proyecto. Consulta nuestro Aviso Legal completo. OpsCalculators.com es operado por MAFHH INTERNATIONAL LTD. Tus datos se procesan en tu navegador y nunca se almacenan; consulta nuestra Politica de Privacidad.