COMPRESORES. Son maquinas de flujo continuo en donde se transforma la energía cinética (velocidad) en presión. La capacidad real de un compresor es menor que el volumen desplazado del mismo, debido a razones tales como: A)  Caída de presión en la succión.B)   Calentamiento del aire de entrada.C)   Expansión del gas retenido en el volumen muerto.D)  Fugas internas y externas.

 Los compresores pueden ser usados para aumentar la presión o flujo de un gas (aire, amoniaco, GNC, nitrógeno, CO2, etc.). A veces esto es intermitente (un taller, gomería, restaurante, planta procesadora pequeña, etc.) a veces continuo (bombeo de gasoductos, embotelladoras de gaseosas o cerveza, sopladores de bolsas y envases plásticos, etc.). El uso para aumentar presión puede ser para uso directo como inflar neumáticos (llantas), limpiar piezas, desempolvar, etc. o para accionar algún equipo como sistema de lubricación neumática, equipos de perforación, válvulas de control, etc. Cada tipo de compresor tiene ventajas para aplicaciones específicas, y los materiales utilizados en su construcción son compatibles con ciertos gases y/o aceites, limitando su ínter cambiabilidad.

Los compresores en general son similares a bombas que utilizamos para bombear líquidos. Por lo que en general los líquidos no pueden ser comprimidos utilizando un equipo similar al compresor La bomba aumenta presión o flujo en una relación directa.

El funcionamiento básico

En su forma más simple, el inflador de bicicleta es un compresor. Al empujar un lado, el aire en el otro lado es comprimido si la salida es tapada o conectada al neumático. El aire frío entra el compresor donde la energía usada para comprimirlo es convertida a un aumento de presión y temperatura, reduciendo el volumen final. Para los que hemos inflado neumáticos a cuatro mil metros sobre el nivel del mar, es fácil comprender que entre más denso el aire de la entrada (o mayor presión), más presión saldrá de esta operación. Este concepto nos lleva a los compresores de dos etapas.

Los tipos de compresores

El inflador de bicicleta es un tipo de compresor de desplazamiento positivo. Las dimensiones son fijas. Por cada movimiento del eje de un extremo al otro tenemos la misma reducción en volumen y el correspondiente aumento de presión (y temperatura). Normalmente son utilizados para altas presiones o poco volumen.

También existen compresores dinámicos. El más simple es un ventilador que usamos para aumentar la velocidad del aire a nuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se requiere mucho volumen de aire a baja presión. Compresores 

 TIPOS DE COMPRESORES. DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:

COMPRESORES DE EMBOLO VENTILADORES COMPRESORES VENTILADORES NO COMPRESORES

 

DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, O DINÁMICOS: VENTILADORES CENTRÍFUGOS DE FLUJO RADIAL. COMPRESORES DE FLUJO AXIAL. COMPRESORES DE FLUJO MIXTO.

  COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorias. El compresor reciprocantes tiene uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera. Los rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas o paletas y anillo de líquido. Cada uno con una carcasa, o con más elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como los lóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cada rotación.  COMPRESORES RECIPROCANTES O ALTERNATIVOS.  Los compresores reciprocantes abarcan desde una capacidad muy pequeña hasta unos 3000 PCMS. Para equipo de procesos, por lo general, no se utilizan mucho los tamaños grandes y se prefieren los centrífugos. Si hay alta presión y un gasto más bien bajo, se necesitan los reciprocantes. El número de etapas o cilindros se debe seleccionar con relación a las o temperaturas de descarga, tamaño disponible para los cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor.  Los tamaños más bien pequeños, hasta unos 100 hp, pueden tener cilindros de acción sencilla, enfriamiento con aire, y se pueden permitir que los valores de aceite en el depósito se mezclen con el aire o gas comprimidos. Estos tipos sólo son deseables en diseños especiales modificados. Los tipos pequeños para procesos, de un cilindro y 25 o 200 hp, tienen enfriamiento por agua, pistón de doble acción, prensaestopas separado que permite fugas controladas y pueden ser del tipo no lubricado, en el cual el lubricante no toca el aire o gas comprimido. Se utilizan para aire para instrumentos o en aplicaciones pequeñas para gas de proceso. Los compresores más grandes para aire o gas son de dos o más cilindros. En casi todas las instalaciones, los cilindros se disponen en forma horizontal y en serie de modo que presenten dos o más etapas de compresión   Compresores de movimiento alternativo tipo pistón • El compresor a pistón es semejante al motor de combustión del auto y puede ser de efecto simple para baja presión o doble para alta presión.

• Los pistones, cojinetes y válvulas requieren lubricación.

• Características o Ruidoso y pesado o Fluido de aire intermitente o Funciona en caliente (hasta 220° C) o Necesita mantenimiento costoso periódico

o Alta presión con moderado volumen • Son divididos en dos clases: o Los de efecto simple: Baja presión, normalmente usado en talleres para pintar, soplar, inflar neumáticos, operar herramientas neumáticas, etc. o Los de efecto doble (Duplex): Usados para altas presiones en sistemas de compresión de gases a licuados, etc. • Los cojinetes trabajan en el régimen de lubricación hidrodinámica, mientras los pistones y las válvulas trabajan en el régimen de lubricación límite y mixta.

• Los compresores a pistón de efecto simple típicamente son lubricados por salpicadura del cárter con aceites R&O o aceites hidráulicos con aditivos AW. Estos aceites no deben tener detergentes/dispersantes (como tienen los aceites de motor) por lo que estos aditivos absorban la humedad condensada y causan herrumbre. Los aceites R&O e hidráulicos contienen aditivos demulsificadores que decantan el agua en el fondo del cárter para poder ser drenado.

• Los compresores a pistón de doble efecto (Duplex) típicamente tienen un sistema doble de lubricación, utilizando aceites R&O para los cojinetes y aceites hidráulicos AW sin cenizas para los pistones. Esto reduce la fricción en los cilindros donde ocurre más de 75% de la fricción, mientras la larga vida del aceite R&O es aprovechado en la lubricación hidrodinámica de los cojinetes. o El uso de aceites de baja calidad en los cilindros causa depósitos de barniz y carbonilla en las válvulas y ranuras de pistones, aumentando el mantenimiento. o Por las temperaturas en estos cilindros que pueden llegar hasta 120° C, los aceites utilizados deben tener alta resistencia contra la oxidación. o Notamos que los aceites baratos vendidos aquí normalmente pasan las pruebas de oxidación con solamente 2000 a 2500 horas, mientras los sintetizados pasan con más de 5000 horas y los sintéticos con más de 8000 horas. Esto no solo representa más que el doble de vida útil para el aceite, si no mayor limpieza, menos barniz, mayor lubricación, menor temperatura y menos consumo de energía.

 COMPRESORES ROTATORIOS. Los sopladores, bombas de vacío y compresores rotatorios son todos de desplazamiento positivo, en los cuales un elemento rotatorio desplaza un volumen fijo con cada revolución. El más antiguo y conocido es el soplador de lóbulos, en el cual dos o tres rotores en forma de ·8· se acoplan entre sí y se impulsan con engranes de sincronización montados en cada eje. Los sopladores de lóbulos van desde muy pequeños, para compresores producidos en serie, desde unos 2ft3/min., hasta los más grandes, para unos 20000 PCMS. Se usan principalmente como sopladores de baja presión, que comprimen el aire o gases desde la presión atmosférica hasta 5 a 7 psig y, algunos hasta 25 psig, en tipos especiales. También se utilizan mucho como bombas de vacío, que son en realidad compresores que funcionan con presiones de succión inferiores a la atmosférica y con presiones de descarga iguales a la atmosférica o un poco mayores. El segundo estilo es el de aspas o paletas deslizantes, que tiene un rotor con ranuras, dentro de las cuales se deslizan las aspas hacia adentro y afuera en cada revolución. Las aspas atrapan el aire o gas y en forma gradual reducen su volumen y aumentan la presión, hasta que escapa por orificios en la carcasa. En las industrias de procesos químicos los tipos de lóbulos y de aspas tienen

aplicación limitada porque producen presiones bajas y sólo se pueden obtener, en general con carcasa de hierro fundido, que los hacen inadecuados para ciertos gases corrosivos o peligrosos. Un tercer tipo es el compresor de espiral rotatorio que se utilizan para altas presiones y vienen en tamaños grandes. Están disponibles en estructuras enfriadas por aceite y secas. Sus capacidades van desde unos 50 hasta 3500 PCMS en el tipo inundado por aceite, y de 1000 a 20000 PCMS en los de tipo seco, estos pueden funcionar a velocidades de 10000 a 12000 rpm y con presiones de descarga de 200 a 400 psig, o sea un aumento de 50 psig por carcasa.  Compresores rotativos tipo Paletas • En el compresor rotativo a paletas el eje gira a alta velocidad mientras la fuerza centrifuga lleva las paletas hacia la carcasa (estator) de afuera. Por la carcasa ovalada, continuamente entran y salen por canales en su rotor. Este sistema es parecido a la bomba hidráulica a paletas como la bomba utilizada en la dirección hidráulica del auto.

• Por la excentricidad de la cámara, los compartimientos llenos de aire entre paletas se achican entre el orificio de entrada y el de salida, comprimiendo el aire.

• El lubricante sella las paletas en el rotor y contra el anillo de la carcasa.

• Características o Silencioso y pequeño o Flujo continuo de aire o Buen funcionamiento en frío o Sensibles a partículas y tierra o Fácil mantenimiento o Presiones y volúmenes moderados • Los cojinetes del rotor trabajan en un régimen de lubricación hidrodinámica mientras las paletas frotan sobre el anillo de la carcasa en lubricación hidrodinámica y límite.

• Por lo que mucho del régimen de lubricación es límite, se requiere aceite con aditivos AW (anti-desgaste) inyectado o pasado por conductos con el aire. Típicamente se usa aceite hidráulico ISO (VG) 32, 46 o 68; aceite hidráulico SAE 10W; o aceite de motor. Los aceites de motor tienen la ventaja que absorben la humedad y condensado para llevarla con el aire, (evitando chupar agua decantada en el fondo) pero la desventaja que un exceso de humedad puede causar la precipitación de sus aditivos o corrosión si el compresor queda parado mucho tiempo con aceite contaminado.

• Adicionalmente a la necesidad de aditivos antidesgaste, se requiere un aceite de buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, ya que estos compresores pueden llegar a 200° C. Estas temperaturas requieren un índice de viscosidad natural muy alto para mantener su viscosidad y evitar cizallamiento. Cualquier depósito de barniz que resulta de la oxidación del aceite puede llenar las ranuras del rotor, evitando el suave y seguro movimiento de las paletas.

• Por lo que la fuerza centrifuga gira las partículas de tierra hacia la carcasa y el anillo (pista) de la carcasa, la vida útil depende mucho del filtro de aire, el grosor de la película de aceite y la cantidad de aditivos AW.

• La lubricación es a pérdida. Este aceite va con el aire y por ende es ideal para sistemas de lubricación a goteo, lubricación neumática, etc.

Compresores rotativos tipo Tornillo • Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazados que rotan paralelamente con un juego o luz mínima, sellado por la mezcla de aire y aceite.

• Características o Silencioso, pequeño, bajo costo o Flujo continuo de aire o Fácil mantenimiento o Presiones y volúmenes moderados • Operación: Al girar los tornillos, el aire entra por la válvula de admisión con el aceite. El espacio entre los labios es progresivamente reducido al correr por el compresor, comprimiendo el aire atrapado hasta salir por la válvula de salida.

• En los compresores a tornillo húmedos los engranajes y tornillos son lubricados por el aceite que actúa también como sello. Típicamente tienen filtros coalescentes para eliminar el aceite del aire o gas comprimido.

• Los compresores a tornillo secos (“oil-free”) requieren lubricación de sus engranajes, cojinetes y/o rodamientos pero los tornillos operan en seco.

• Los tornillos normalmente operan en el régimen de lubricación límite y mixta mientras los engranajes trabajan con lubricación hidrodinámica.

• Lubricante: Los compresores lubricados con inyección de aceite utilizan aceites R&O (resistente a oxidación por lo que trabaja entre 80° C y 120° C y con aditivos contra la corrosión) y aceites hidráulicos AW (antidesgaste). Los engranajes son lubricados por salpicadura con aceite R&O. Típicamente utilizan viscosidades entre ISO 32 e ISO 68 de acuerdo a la temperatura del ambiente, la velocidad de giro y el tamaño de sus tornillos y luz. o El aceite tiene que tener una buena capacidad antiespumante y buenas características de enfriamiento por la alta velocidad y temperatura de operación. o El índice de viscosidad natural del aceite tiene que ser alto para evitar cizallamiento y sellar los tornillos. Un aceite que utiliza muchos polímeros para mantener su índice de viscosidad sufrirá más cizallamiento y no sellará tanto como uno con un índice natural alto (grupo II, sintetizado o sintético tradicional) o Los aceites hidráulicos (AW) formulados con aceite básico API grupo I no deberían ser utilizados sobre 70° C por su oxidación. Caso contrario se tendrá que cambiar aceite con mayor frecuencia y limpiar los residuos de oxidación, resinas y polímeros de las superficies y cojinetes. Estos depósitos son muy difíciles de eliminar de los enfriadores (intercambiadores de calor) del aceite. o En sistemas que tienen cojinetes de plata no se debe usar aceites AW con aditivos tradicionales de zinc y fósforo por el daño que hace el zinc a la plata.

Compresores rotativos de Lóbulos • Los compresores de lóbulos tienen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados por engranajes.

• Características o Producen altos volúmenes de aire seco a relativamente baja presión. o Este sistema es muy simple y su funcionamiento es muy parecido a la bomba de aceite del motor de un auto donde se requiere un flujo constante. o Tienen pocas piezas en movimiento.

o Son lubricados en general en el régimen de lubricación hidrodinámica aunque algunas partes son lubricadas por salpicadura del aceite. A veces los rodamientos o cojinetes pueden estar lubricados por grasas.

COMPRESORES DINÁMICOS - CENTRÍFUGOS.

 Los compresores dinámicos pueden ser Radiales (centrífugos) o de Flujo Axial. Una de las ventajas que tienen ambas es que su flujo es continuo. Estos compresores tienen pocas piezas en movimiento, reduciendo la pérdida de energía con fricción y calentamiento.

Compresores Radiales (Centrífugos) • Una serie de paletas o aspas en un solo eje que gira, chupando el aire/gas por una entrada amplia y acelerándolo por fuerza centrifuga para botarlo por el otro lado.

• Funciona en seco. La única lubricación es de sus cojinetes o rodamientos.

• Características: o El gas o aire sale libre de aceite o Un flujo constante de aire o Caudal de flujo es variable con una presión fija o El caudal es alto a presiones moderadas y bajas • Régimen de lubricación es hidrodinámico.

• La lubricación es por aceite de alta calidad R&O o Grasa.

Los compresores centrífugos son el tipo que más se emplea en la industria de procesos químicos porque su construcción sencilla, libre de mantenimiento permite un funcionamiento continuo durante largos periodos. El compresor centrífugo más sencillo es el suspendido, de una sola etapa. Los hay disponible para flujo desde 3000 hasta 150000 PCMS. El impulsor convencional, cerrado o con placas se utilizaría para cargas adiabáticas hasta de unas 12000(ft-lb)/lb. El impulsor abierto, de álabes radiales producirá mas carga con los mismos diámetros y velocidad, sus variantes, con inductor o alabes tridimensionales producirá hasta 20000(ft-lb)/lb de carga.  Se utilizan diseños similares, hechos con materiales más resistentes y a velocidades más altas, en aplicaciones especiales como compresores de aire con engranes integrales, para aplicaciones aeroespaciales, en los turbo cargadores para motores de combustión, compresores de carga, etc.  COMPRESORES DE FLUJO AXIAL. En estos compresores, el flujo del gas es paralelo al eje o al árbol del compresor y no cambia de sentido como en los centrífugos de flujo radial. La carga por etapa del axial es mucho menor (menos de la mitad) que la de un tipo centrifugo, por ello, la mayor parte de los axiales son de cierto número de etapas en serie. Cada etapa consta de aspas rotatorias y fijas. En un diseño de reacción de 50 %, la mitad del aumento de la presión ocurre en las aspas del rotor, y las de la segunda mitad en las del estator. 

Los compresores de flujo axial están disponibles desde unos 20000 PCMS hasta más de 40000 PCMS y producen presiones de hasta 65 psig en un compresor industrial típico de 12 etapas, o de un poco más de 100 psig, con los turbocompresores de 15 etapas, estos tipos se emplean en turbinas de gas y motores de reacción (jet) para aviones, excepto los muy pequeños. También se emplean mucho en aplicaciones que requieren flujos de gas superiores a 75000 o 100000 PCMS en especial porque son más eficientes que los centrífugos de etapas múltiples, de tamaño comparable. El axial suele costar más que el centrífugo y, en tamaños más pequeños, solo se justifica por su mayor eficiencia.

 Compresores de Flujo Axial Contiene una serie de aspas rotativas en forma de abanico que aceleran el gas de un lado al

otro, comprimiéndolo. Esta acción es muy similar a una turbina.

Funciona en seco. Solo los cojinetes requieren lubricación. • Características: o Gas/Aire libre de aceite o Flujo de aire continuo o Presiones variables a caudal de flujo fijo o Alto caudal de flujo. Presiones moderadas y bajas • Régimen de lubricación de cojinetes y engranajes es hidrodinámica. • Requiere aceite R&O de alta calidad para soportar los ejes en régimen hidrodinámica sin

formar depósitos ni cizallar.

 USO DE LOS COMPRESORES. El aire comprimido se utiliza para la operación de máquinas y herramientas, taladrar, pintar, soplar hollín, en transportadores neumáticos, en la preparación de alimentos, en la operación de instrumentos y para operaciones en el sitio de uso (por ejemplo, combustión subterránea) las presiones van desde 25 psig (172 kpa)hasta 60000 psig (413,8 kpa). El empleo más frecuente es a presiones de 90 a 110 psig, que son los límites de la presión normal en casi todas las fábricas. Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción transporte por tuberías. Acopio de gas natural, ·craqueo · catalítico, polimerización y en otros procesos químicos.  MANTENIMIENTO. Una vez que se ha puesto a funcionar el compresor, hay que seguir un estricto programa de mantenimiento preventivo. Los representantes técnicos, de los fabricantes, especializados en reacondicionar compresores, muchas veces entrenan el personal de la planta en los métodos de mantenimiento. Una importante ayuda para el mantenimiento, a lo cual no siempre se presta mucha atención, son los manuales de operación y mantenimiento que publica el fabricante. Durante el funcionamiento normal hay que vigilar lo siguiente: flujo de agua de enfriamiento, nivel, presión y temperatura del aceite, funcionamiento de los controles y presión del control, presiones y temperaturas de succión y descarga, ruidos anormales y carga y temperatura del motor.

 Es indispensable un registro diario del funcionamiento del compresor, en especial de los de etapas múltiples, para un mantenimiento eficiente. Se debe registrar cuando menos lo siguiente:1) temperatura y presiones de succión, descarga y entre etapas 2) temperaturas del agua de las camisas de entrada, salida y entre etapas 3) temperatura y presión de aceite para lubricar los cojinetes 4) carga, amperaje y voltaje del motor 5) temperatura ambiente 6) hora y fecha. Con ese registro, el supervisor puede observar cambios en la presión o temperatura que indican un mal funcionamiento del sistema. La corrección rápida evitara problema serio más tarde.  Hay que seguir asiendo inspecciones frecuente de la parte abierta de la carcasa entre el cilindro y el depósito de aceite, con una luz negra, para ver si hay contaminación arrastre de aceite del depósito.

Antes de considerar el uso de cualquier tipo de compresor y sus beneficios, hay que pensar en la calidad del aire o gas que será comprimido. Esto requiere la localización del compresor donde se minimiza la influencia del ambiente y la colocación de filtros secadores, eliminadores de malos olores o vapores de aceite y otros productos. La colocación del compresor de aire al lado del alcantarillado mandará los gases del las aguas servidas al aire comprimido.

Después hay que determinar si requerimos un flujo constante o periódico, y cuanto de presión necesitamos.

Lubricación Todavía hay catálogos e información técnica que recomienden el uso de aceites nafténicos

para evitar la acumulación de ceras provenientes de aceites parafínicos que podría causar problemas en las ranuras, bordes y otras partes del compresor. Vale notar que esto solo vale para los aceites paranínficos baratos. Los aceites API grupo II, sintetizados o sintéticos son libres de ceras. Los aceites nafténicos normalmente tienen bajos índices de viscosidad y disuelven o hinchan los retenes y sellos.

En muchos casos una pequeña parte del lubricante será llevado con el aire al destino final. Esto no causa problemas en equipos neumáticos, limpieza general, ni muchos trabajos comunes, pero tiene que ser considerado para el soplado de botellas de alimentos, uso en hospitales, etc. Además de filtros coalescentes, estos compresores deberían usar aceites de Grado Alimenticio (alimentario) aprobados por la USDA/FDA.

Entre más puro y de más alta calidad es el aceite que colocamos al compresor, menos depósitos, menos temperatura, menos desgaste y menos mantenimiento tendremos.

El proceso de compresión de aire siempre resultará en la condensación de su humedad y la acumulación del mismo en el compresor, tanque de almacenamiento o tuberías. Por ende debería tener trampas de separación del agua y purgadores. La elección del aceite a utilizar depende de varios factores: o El tipo, la velocidad y el tamaño del compresor o El tipo de gas a ser comprimido (reactivo o inerte) o Presiones y temperaturas o Condiciones operativas (tiempo parado, arranque, planta alimenticia, hospital garaje, fuera de autopista). o Medio ambiente (humedad, rango de temperatura, temperatura mínima al arranque) o Tipo de sistema de lubricación. • Las propiedades requeridas en un aceite para compresores son: o Viscosidad correcta para el tipo de compresor: Controla desgaste y temperatura. o Estabilidad de oxidación para evitar la formación de depósitos, bloqueo de filtros, fuego. o Baja tendencia a la formación de carbón/carbonilla para evitar el clavado de válvulas, excesivo desgaste, fuego y explosiones. o Protección contra la herrumbre y la corrosión. o Protección antidesgaste para evitar la pérdida de eficiencia y altos gastos de mantenimiento. o Alto resistencia a la formación de espuma para evitar el rebalce de aceite, la cavitación de cojinetes y desgaste. o Alto punto de inflamación y punto de autoencendido para evitar fuego. o Compatibilidad con el gas a ser comprimido para evitar reacciones o absorción. o En la mayoría de los compresores el aceite debería tener buena demulsibilidad. o Compatibilidad con los sellos y retenes pare evitar pérdidas y reparaciones.

Revise las fichas técnicas del aceite que compra y tenga cuidado con términos como: “Alto índice de viscosidad”: para algunos 90 es alto, para otros 250 es alto.

“Larga vida”: para algunos esto es 2500 horas en la prueba ASTM D-943, para otros es >5000.

La Calidad del aire comprimido

La contaminación se adquiere en el mismo momento en que se genera el aire comprimido, por esta razón analizaremos brevemente su generación, aunque no es intención de este documento ser extensivo en este punto.

El aire atmosférico es un gas incoloro, inodoro e insípido que está constituido por una mezcla de gases, principalmente nitrógeno y oxígeno, entre otros. Algunos de los principales contaminantes se encuentran de forma natural suspendidos en el aire, tales como: vapor de agua y partículas sólidas (polvo, arena, hollín y cristales de diferentes sales).

Siendo el aire una mezcla, sus componentes pueden separarse si el aire es enfriado, sus diferentes componentes se separan por destilación.

Pero, ¿Qué contaminantes se encuentran en el aire comprimido y causan tantos trastornos a nuestro circuito neumático y por consiguiente a nuestras maquinas?

140 millones de partículas en cada m3 23 gramos de agua por m3 (a 25ªC) Agentes abrasivos tales como los aceites usados en la compresión del aire. el óxido que se produce y desprende de la red de aire comprimido.

La calidad del aire comprimido en el punto de consumo (máquina), viene definida por tres parámetros.

pureza, referida a la humedad y a la suciedad por partículas sólidas contenidas en el aire presión, referida al valor adecuado y constante lubricación, de acuerdo al área de aplicación

La pureza del aire comprimido está influenciada por:

la calidad del aire de aspiración filtro de aspiración tipo de compresor utilizado mantenimiento del compresor separador de partículas sólidas contenidas refrigerador posterior sistemas de distribución de aire (tubería, disposición, etc.).

Todo el aire aspirado por el compresor, contiene una cantidad de agua en forma de vapor que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente.

Los filtros de aspiración eliminan aproximadamente un 96 a 99% del polvo y suciedad que contiene el aire, pero sólo eliminan un 25% del número total de partículas suspendidas. Cuando estos filtros de aspiración se encuentran en condiciones precarias de mantenimiento, los porcentajes disminuyen.

Los filtros de aspiración de los compresores convencionales, no detienen partículas pequeñas, aerosoles, vapores ni gases. Por otra parte, el proceso de compresión incrementa la concentración de contaminantes.

Partículas sólidas

Prácticamente todos los compresores, algunos más que otros, añaden partículas de desgaste y aceite de su propio cuerpo al flujo de aire, esto por su propio funcionamiento y diseño.

Las partículas sólidas en los sistemas de aire comprimido, varían en naturaleza desde partículas de polvo y de humos, hasta partículas de herrumbre, de polvo de metal, etc. Tales contaminantes con el paso del tiempo pueden bloquear debido a su tamaño, orificios de herramientas e instrumentos.

El aire comprimido tiene una amplia gama del aplicaciones industriales, cuyos requerimientos de calidad de aire varia de unas a otras. Por ejemplo, los sistemas de instrumentación y control, necesitan aire relativamente a baja presión, exento de agua, aceite y partículas extrañas. Los elementos de trabajo en cambio, requieren aire a más alta presión, limpio, con escasa humedad y que contenga un lubricante. Si una máquina neumática, tiene que proporcionar un rendimiento óptimo, con una vida de trabajo máxima, es evidente que el aire comprimido ha de preparase adecuadamente. Los factores del que depende tal preparación, son función de:

presión grado de secado pureza contenido de lubricante

Suministro de aire comprimido

Suministrar aire comprimido no es solamente conectar un compresor a una máquina, por el contrario, es todo un proceso de generación, preparación, distribución y alimentación del aire para que este llegue en las condiciones óptimas de acuerdo a la aplicación. Este proceso esta compuesto de las siguientes etapas:

Unidades compresoras de aire. Depósito de aire. Secador (frigorífico o adsorción) Filtro colector de polvo. Red de distribución. Unidades de regulación-filtrado-lubricación.

Unidades compresoras de aire

Los compresores trabajan con dos principios físicos fundamentales, por desplazamiento o por aceleración de fluidos.

Compresores de desplazamiento positivo.

El principio de desplazamiento se basa en la reducción del volumen del aire. Esta reducción provoca un aumento de presión que es proporcional a la disminución de dicho volumen. Los compresores de este tipo pueden, por otra parte, subdividirse en alternativos y rotativos.

Compresores de émbolo o pistón (alternativos).

Estos compresores son del tipo de desplazamiento positivo, son los más comúnmente utilizados. Existen de simple y doble efecto. El nombre de simple efecto o doble efecto lo reciben por su capacidad de comprimir el aire al avance o en ambos sentidos, respectivamente. Los compresores

alternativos, existen en las versiones lubricadas y sin lubricar. Estos últimos incorporan segmentos y bandas de desgaste, de Teflón (PTFE).

Los compresores del tipo entroncado, no lubricados, son secos, con rodamientos lubricados permanentemente. Los del tipo cruceta tienen una biela más larga, de forma que la parte engrasada no tiene contacto con el aire que se comprime. En la figura 2 se muestran ejemplos de compresores de simple y doble efecto.

Compresores dinámicos (dinámica de fluidos).

Estos compresores usan aspas que giran a alta velocidad produciendo la aceleración del aire. Esta aceleración de aire se dirige hacia un difusor provocando la presión.

La energía total, en un flujo de aire en movimiento, siempre es constante. Cuando dicho flujo, atraviesa un orificio de mayor sección, la velocidad del mismo (energía cinética) se reduce, transformándose en presión.

Así mismo, la presión estática es más elevada en el orificio de mayor sección. Según diseño, los compresores dinámicos pueden ser centrífugos (radiales), axiales y radiaxiales (mezcla de los diseños anteriores). En general estos tipos de compresores son más adecuados, para grandes caudales y presiones relativamente bajas, aún cuando en máquinas de múltiples etapas la presión puede aumentarse.

Depósitos de aire

Una planta compresora incorpora normalmente uno o más depósitos de aire. Sus dimensiones han de adaptarse a la capacidad del compresor, sistema de regulación, presión de trabajo y variaciones del consumo de aire.

Los tanques almacenadores de aire sirven para:

Almacenar aire comprimido para cuando la demanda momentánea exceda la capacidad del compresor.

Incrementar la refrigeración y captar posibles condensados residuales y pequeñas gotas de aceite.

Compensar las variaciones de presión que tengan lugar en la red de tuberías. Evitar ciclos carga-descarga de los compresores demasiado frecuentes.

En los compresores con una presión efectiva de trabajo de hasta 9 bar y condiciones normales en el consumo de aire, el tamaño del depósito en unidades de volumen, debería ser alrededor de seis veces la capacidad del compresor, en las mismas unidades de volumen por segundo.

Para el funcionamiento de un compresor con arranque y parado automáticos, debe seleccionarse el volumen del depósito de acuerdo con el consumo de aire y capacidad del compresor, considerando que sólo pueden producirse diez arranques por hora, igualmente distribuidos, con arranques cada seis minutos. En este caso, la diferencia de presión entre parada y arranque debe ser más alta (alrededor de 1 bar).

Algunos tipos de depósitos de aire comprimido se muestran en la figura 4. Los depósitos de aire comprimido podrán instalarse en posición horizontal o vertical dependiendo del espacio libre en la sala de máquinas.

Secadores de aire

El aire comprimido, puede secarse mediante:

condensación, obtenida por refrigeración, por absorción, y adsorción.

Enfriamiento y refrigeración

La capacidad del aire para retener el vapor de agua, disminuye con la temperatura, por lo que el método más utilizado para secar el aire comprimido, es el de instalar un secador por refrigeración.

El aire comprimido se hace circular a través de una serpentina, que por disipación transfiere el calor a la atmósfera, a esta serpentina también se le conoce como intercambiador de calor aire-aire; sin embargo, el punto de condensación no es alcanzado lo suficientemente bajo como para secar el aire, por esta razón se coloca una segunda etapa, en la cual por medio de aire frío se hace disminuir la temperatura del aire comprimido entre los +0.6 y 0.3 _C, esto es con el objeto de que se produzca el punto de rocío sin llegar a la congelación de la humedad. El aire frío de la segunda etapa se genera a través de gas refrigerante.

Adsorción

Otro de los métodos para extraer el vapor de agua del aire comprimido, es el de la adsorción. Aquí, las moléculas del vapor de agua, ya sea en fase líquida o gaseosa, son atraídas por la superficie de un sólido el cual se adhieren.

Dicho método, es uno de los más generalizados dentro del sector industrial. Los puntos de rocío que se obtienen, son también muy bajos.

El material que normalmente se utiliza como agente desecante son substancias como el silicagel y la alúmina activada.

La adsorción es muy rápida, de tal forma que un contacto entre 0.1 y 0.5 segundos es suficiente. Una de las ventajas importantes de este método para secar el aire comprimido, es que la sustancia

desecante es regenerable. La regeneración de la sustancia desecante se logra con la aplicación de temperatura a través de resistencias eléctricas, o por ventilación directa a la atmósfera.

Red de distribución de aire comprimido

Generalmente, la mejor forma de construir un sistema de tuberías, es la de anillo alrededor del área donde va a tener lugar el consumo de aire, tirando desde este anillo principal tuberías de alimentación a los diferentes puntos de consumo. De esta forma se obtiene para un consumo de trabajo intermitente un suministro de aire comprimido mucho más uniforme ya que el mismo fluye en dos direcciones.

Este sistema debería utilizarse para todas las instalaciones, a menos que existieran puntos de consumo bastante alejados de la planta compresora, en tales casos, dichos puntos deberían alimentarse por líneas principales separadas.

En todos los casos que la instalación sea aérea, en cada toma de aire deben colocarse las trampas de agua o cuello de cisne para evitar que los condensados y partículas trepen por la tubería hacia la máquina. Además, la tubería debe tener una inclinación de 1 al 2 % de la longitud total de la tubería, considerando el punto más alto por donde entra el aire comprimido.

Está pendiente se realiza con la intención de conducir los condensados hacia la parte más baja de la tubería, donde se eliminarán a través de una trampa de condensados o una purga manual.

Compresores de émbolo o pistón (alternativos)

Estos compresores son del tipo de desplazamiento positivo, son los más comúnmente utilizados. Existen de simple y doble efecto. El nombre de simple efecto o doble efecto lo reciben por su capacidad de comprimir el aire al avance o en ambos sentidos, respectivamente. Los compresores alternativos, existen en las versiones lubricadas y sin lubricar. Estos últimos incorporan segmentos y bandas de desgaste, de Teflón (PTFE).

Los compresores del tipo entroncado, no lubricados, son secos, con rodamientos lubricados permanentemente. Los del tipo cruceta tienen una biela más larga, de forma que la parte engrasada no tiene contacto con el aire que se comprime.

. COMPRESORES DE DOS ETAPAS DOBLE EFECTO   ·         En este compresor de doble etapa, el aire se comprime en una primera fase, se refrigera y se vuelve a comprimir en una segunda fase permitiendo un elevadísimo rendimiento del grupo compresor. ·         Indicado para la industria en general, destacando por su alto rendimiento en todos los trabajos que realiza.Para evitar los inconvenientes de los compresores de una etapa, en este tipo de compresores la compresión del aire se realiza en dos etapas por medio de un solo pistón, para pasar el aire a las cámaras de compresión, es necesario que las válvulas de aspiración VA-1 se abran, lo que se realiza de forma automática , pues, al descender el pistón, se crea un vacío en las cámaras de compresión C-1 y, debido a la presión atmosférica, resultan empujadas dichas válvulas, dejando

pasar el aire hasta que los pistones llegan al punto muerto inferior (MI); al iniciar los pistones su ascenso, aumenta la presión en las cámaras C-1 obligando a las válvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba las cámaras de compresión.Como los pistones siguen su ascenso, el aire aspirado es comprimido hasta que la presión vence la fuerza de las válvulas de escape VE-1, con lo que éstas se abren, dejando pasar el aire comprimido al refrigerador R, que es enfriado por medio de un ventilador.El compresor comprime el aire en dos etapas, pero antes de realizarse la segunda, enfría el aire, prácticamente hasta la temperatura ambiente con lo que se obtiene un mayor rendimiento y un aire más frío a la presión final. Según esto, el aire en la primera etapa se le comprime a pocos Kg. de presión, luego se enfría y, seguidamente, se realiza la segunda etapa o de alta presión. El ciclo de aspiración compresión y escape al depósito es igual que para la etapa de baja presión, aunque , en este caso, las cámaras de compresión C-2 son más pequeñas, pues, al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas, ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cámaras C-1 igualmente sucede con las válvulas, que pueden ser más pequeñas por necesitar menos superficie de paso (en algunos tipos se colocan para aspiración de baja, dos válvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiración y escape de alta , una para cada caso ) . 

VENTAJAS del compresor de doble etapa:·         Alta eficiencia con altas relaciones de  compresión.·        Fiabilidad gracias a la temperatura de descarga controlada y a una baja diferencia de presión.·         Facilidad de instalación.·         Facilidad de mantenimiento: con muchas partes comunes con los compresores de una etapa.Componente VÁLVULAS.MOTOR.PISTÓN.TAPA  DE  PISTÓNCILINDRO.BIELA.CIGÜEÑAL.PRESOSTATO.MANÓMETROREFRIGERANTE (TUBOS ALETEADOS).POLEA  CUBRE CORREATANQUE.INTERRUPTORFILTRO.COMPRESION Y DISTRIBUCION DEL AIRE IICompresor de diafragma.Los compresores de diafragma suministran aire comprimido seco hasta 5 bares y totalmente libre de aceite, por lo tanto se utilizan ampliamente en la industria alimenticia, farmacéutica y similares.El diafragma proporciona un cambio en el volumen de la cámara, lo que permite la entrada del aire en la carrera hacia abajo y la compresión en la carrera hacia arriba.

Figura 4.4 Compresor de diafragmaCOMPRESORES ROTATIVOS

Compresor rotativo de paleta deslizanteEste compresor tiene un rotor montado excéntricamente con una serie de paletas que se deslizan dentro de ranuras radiales.Al girar el rotor, la fuerza centrifuga mantiene las paletas en contacto con la pared del estator y el espacio entre las paletas adyacentes disminuye desde la entrada de aire hasta la salida, comprimiendo así el aire.

Figura 4.5 Compresor de paletaLa lubricación y la estanqueidad se obtienen inyectando aceite en la corriente de aire cerca de la entrada. El aceite actúa también como refrigerante para eliminar parte del calor generado por la compresión, para limitar la temperatura alrededor de 190 ºC.Compresor de tornilloDos motores helicoidales engranan girando en sentidos contrarios. El espacio libre entre ellos disminuye axialmente en volumen, lo que comprime el aire atrapado entre los rotores (figura 4.6).El aire lubrica y cierra herméticamente los dos tornillos rotativos. Los separadores de aceite eliminan el mismo del aire de salida.Con estas máquinas se pueden obtener caudales unitarios continuos y elevados, de más de 400 m3/min a presiones superiores a 10 bares.Este tipo de compresor, más que el compresor de paletas, ofrece un suministro continuo libre de altibajos.

Figura 4.6 Principio del compresor de TornilloEl tipo industrial de compresor de aire más común sigue siendo la máquina alternativa, aunque los tipos de tornillo y paletas se están usando cada vez mas.CAPACIDAD NORMAL DEL COMPRESORLa capacidad o salida de un compresor se indica como gasto volumétrico estándar, en m3n/s o m3n/min, dm3n/s o litros/min. La capacidad puede describirse también como volumen desplazado o “volumen teórico de entrada“, un concepto teórico. Para un compresor de émbolo, se basa en:Q (l/min) = área del émbolo en dm2 x longitud de carrera en dm x número de cilindro de primera etapa x rpm.En el caso de un compresor de dos etapas, se considera sólo el cilindro de primera etapa.El suministro efectivo es siempre inferior debido a las pérdidas volumétricas y térmicas.La pérdida volumétrica es inevitable, puesto que no es posible descargar la totalidad del aire comprimido del cilindro al final de la carrera de compresión: queda algo de espacio, el llamado “volumen muerto“.La pérdida térmica se produce debido al hecho de que durante la compresión el aire adquiere una temperatura muy elevada, por lo tanto su volumen aumenta y disminuye cuando se enfría a temperatura ambiente (ver la ley de Charles en el apartado 3).

Rendimiento volumétrico

expresado como porcentaje, se conoce como rendimiento volumétrico y varía según el tamaño, tipo y fabricación de la máquina, número de etapas y presión final. El rendimiento volumétrico de un compresor de dos etapas es inferior a la del compresor de una sola etapa, puesto que tanto los cilindros de la primera como los de la segunda etapa, tienen volúmenes muertos.Rendimientos térmico y globalAparte de las pérdidas descritas anteriormente, existen también efectos térmicos que bajan el

rendimiento de la compresión del aire. Estas pérdidas reducen aún más el rendimiento global dependiente del coeficiente de compresión y de la carga. Un compresor, que trabaja a capacidad casi total, acumula una gran cantidad de calor y pierde rendimiento. En un compresor de dos etapas, el coeficiente de compresión por etapa es inferior y el aire, comprimido parcialmente en el cilindro de primera etapa, se enfría en un refrigerador intermedio antes de ser comprimido a la presión final en el cilindro de segunda etapa.Ejemplo: Si se comprime el aire atmosférico absorbido por un cilindro de la primera etapa a un tercio de su volumen, la presión absoluta a la salida es de 3 bares. El calor desarrollado por esta compresión relativamente baja es consiguientemente bajo. El aire comprimido pasa al cilindro de segunda etapa, a través del refrigerador intermedio, y nuevamente su volumen se reduce a un tercio. La presión final es entonces de 9 bares abs.El calor desarrollado al comprimir el mismo volumen de aire en una sola compresión, directamente de la presión atmosférica a 9 bares abs, sería mucho más elevado y se reduciría considerablemente el rendimiento global.El diagrama de la figura 4.7 compara los rendimientos globales típicos de compresores de una y dos etapas, para varias presiones finales.Para presiones finales bajas, es mejor un compresor de una etapa, puesto que su rendimiento volumétrico es más elevado. Sin embargo, con una presión final en aumento, las pérdidas térmicas son cada vez más importantes y son preferibles los compresores de dos etapas, con un rendimiento térmico más elevado.

Figura 4.7 Diagrama del rendimiento globalEl consumo específico de energía es una medida del rendimiento global y se puede utilizar para estimar el costo de producción del aire comprimido. Como promedio, se puede estimar que se necesita un kW de energía eléctrica para producir 120-150 l/min. ( = 0.12 ... 0.15 m3n/min/kW ) para una presión de trabajo de 7 bares.Las cifras exactas deben de establecerse según el tipo y el tamaño del compresor.

Las válvulas: Las válvulas son mecanismos automáticos colocados en la aspiración e impulsión de cada uno de los cilindros que permiten el flujo del gas en una sola

dirección, bien sea hacia dentro del cilindro (aspiración), bien hacia fuera del mismo

(impulsión). Estos mecanismos actúan por diferencia de presión, aunque en ciertas

condiciones pueden ser ayudadas por resortes.

· En la operación de los compresores es imprescindible evitar la entrada de líquido en los cilindros, dado que las válvulas sufren enormemente en estos casos, siendo la principal causa de ruptura de las mismás.

Accionamiento motor:

Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico. Generalmente el motor gira un número de rpm fijo por lo cual se hace

necesario regular el movimiento a través de un sistema de transmisión compuesto en la mayoría de los casos por un sistema de poleas y correas.

Aunque la aplicación anterior es la más difundida y utilizada industrialmente, el elemento de

accionamiento también puede ser un motor de combustión interna. Este tipo de energía es especialmente útil para trabajos en terreno en que no se cuenta con electricidad.

Si se trata de un compresor móvil, éste en la mayoría de los casos se acciona por medio de un motor de combustión (gasolina, Diesel ).

Motor: Es la máquina que convierte energía en movimiento o trabajo mecánico transportando esta energía a los pistones por medio de poleas y correas.

Pistón: es el encargado de comprimir al aire. Cuando se le aplica una energía mecánica determinada por medio de un motor este empieza a realizar un movimiento de vaivén absorbiendo, comprimiendo y descargando el aire hacia el tanque.

El cilindro: El está, unido a la biela mediante un bulón. Para conseguir el cierre herrnético entre el cilindro y el pistón, éste está provisto de dos o tres segmentos cilindro es el recipiente por el cual se desliza el pistón en movimiento alternativo. El pistón tiene forma de vaso invertido y (o aros), colocados en unas ranuras en su parte superior.

· Los cilindros: Dependiendo del tipo de compresor, éstos pueden ser de simple o doble Efecto, según se comprima el gas por una o las dos caras del pistón. Pueden existir, además, uno o varios cilindros por cada una de las etapas que tenga el compresor.

· La hermeticidad durante la compresión se mantiene gracias a la acción de los segmentos del pistón. Estos elementos consistirán en unos finos aros metálicos abiertos ubicados en la pared del cilindro, dentro de unas pequeñas hendiduras dispuestas para tal fin. El

Segmento por su diseño se encontrará haciendo presión en todo momento contra la pared cilindro minimizando así las pérdidas perimetrales proporcionando la hermeticidad requerida en el equipo.

Biela y manivela: es el que genera el recorrido del pistón produciendo el movimiento de vaivén. Produciendo el recorrido del pistón.

Un cigüeñal: es un eje con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela - manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa. Los cigüeñales se utilizan extensamente en los motores alternativos, donde el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se trasmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal

Presión:

También se distinguen dos conceptos:La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías

que alimentan a los consumidores.La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado.En la mayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar).Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión.

Importante:

Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presión tenga un valor constante. De ésta dependen :

- la velocidad- las fuerzas- el desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo.

Presóstato:

El presóstato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido o gas.

Operación:

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.

Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presóstato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.

No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión), mientras estos últimos entregan una señal variable en base al rango de presión, los presóstatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.

Manómetro:

Refrigeración

Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptará la refrigeración más apropiada.

En compresores pequeños, las aletas de refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.

Figura

Cuando se trata de una estación de compresión de más de 30 kW de potencia, no basta la refrigeración por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeración por circulación de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos de una instalación mayor con torre de refrigeración. No obstante, una buena refrigeración prolonga la duración del compresor y proporciona aire más frío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia

Refrigerante (tubos aleteados) su objetivo es de aumentar la superficie de intercambio y mejorara la transferencia de calor produciendo el descenso de temperatura del gas.

Regulación por Intermitencias (interruptor)Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio (funciona a plena carga o está desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presión Pmax. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor mínimo Pmin.

Los momentos de conexión y desconexión pueden ajustarse mediante un presóstato. Para mantener la frecuencia de conmutación dentro de los límites admisibles, es necesario prever un depósito de gran capacidad.

Figura 21: Regulación intermitente

Filtración por superficie: Funciona por el principio de estrangulación en el que todas las partículas mayores al tamaño de los poros son retenidas.

La principal ventaja es que una solución simple y económica. La desventaja es que filtra únicamente partículas sólidas, y no fluidos (sin embargo, algunos fluidos se filtran con un estrangulador

· Sistema de filtros: Resulta de vital importancia para el correcto funcionamiento de los compresores que los filtros estén dentro de las condiciones de trabajo de los mismos. Por ello es necesario vigilar que las pérdidas de carga en los filtros estén dentro de las establecidas, pues de lo contrario implica que el filtro está sucio con la consiguiente pérdida de eficiencia del mismo y del propio compresor disminuyendo su aspiración.

Características del alternativo

El compresor alternativo es uno de los tipos que mayor rendimiento alcance en la mayoría de las aplicaciones. Adicionalmente se le puede dotar de un sistema de control de carga con objeto de mantener su rendimiento a carga parcial.

La practica totalidad de los gases comerciales pueden tratarse con este tipo de compresor, al no presentar problemas con gases corrosivos.

Los cilindros de compresión son generalmente del tipo lubricado, aunque si la necesidades del proceso lo requieren se puede ir a un tipo no lubricado.

En compresores donde la relación de compresión es muy elevada, la compresión se realiza en varios pasos. De esta forma se pretende reducir el perfil de temperatura del sistema, consiguiendo un mejor control del mismo.

Con el objeto de compensar las fuerzas de inercia de los pistones y otros elementos móviles que provocan vibraciones en el equipo, se instalan sistemas de equilibrado del equipo, tales como volantes de inercia, cigüeñales contrarrotantes, etc.

Los compresores alternativos deben ser alimentados con gas limpio, recomendose el uso de filtros en la alimentación. No permiten trabajar con gases que puedan arrastrar gotas de líquido con ellos, aunque sí con vaporizado siempre que no exista el riesgo de condensación dentro del cilindro. La presencia de líquido dentro del cilindro es peligrosa para el equipo, ya que al ser incompresible el cigüeñal de la máquina puede resultar dañado al intentar hacerlo. Adicionalmente la lubricación de las paredes del cilindro puede ser destruida por el líquido que pudiera entrar en él.

Para solucionar el problema en la alimentación al compresor se instalan depósitos K.O: Drum o separadores de gotas, en los que se retira el posible contenido líquido que pudiera arrastrar el gas de alimentación.

Los compresores alternativos suministran un flujo pulsante de gas. En algunas aplicaciones esto es contraproducente por lo que se dispone de Este problema se soluciona disponiendo a la salida del compresor un depósito antipulsante, en el que se atenúan las variaciones de presión en el flujo.

Comparaciones

Compresor de Diafragma (Membrana)

Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles como en el alternativo. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido no poseerá aceite como puede suceder con el alternativo ya que el aire toma contacto con las piezas.

El movimiento obtenido del motor, acciona una excéntrica y por su intermedio el conjunto biela - pistón. Esta acción somete a la membrana a un vaivén de desplazamientos cortos e intermitentes que desarrolla el principio de aspiración y compresión su funcionamiento es muy similar al alternativo por lo q solo se difieren el uso de una membrana.

Debido a que el aire no entra en contacto con elementos lubricados, el aire comprimido resulta de una mayor pureza, por lo que lo hace especialmente aplicable en industrias alimenticias, farmacéuticas , químicas y hospitales no como al alternativo q es utilizados para procesos en lo q la limpieza del aire no son importantes.

Compresor rotativo multicelular

Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas principales características q no se observan en los alternativos ya que es todo lo contrario.

El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente.

Tiene la ventaja de generar grandes cantidades de aire pero con vestigios de aceite, por lo que en aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidad presta un gran servicio, al mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica las válvulas y elementos de control y potencia.

Compresor alternativo Actualmente el máximo número de pistones es de 8 (9 en algún caso). Antiguamente, estos

compresores tenían hasta 16 pistones pero dejaron de fabricarse con la entrada del compresor de tornillo del cual se pensó erróneamente, que podría desbancar al compresor alternativo en todos los frentes y de hecho, se emplearon masivamente en el rango de 80 a 4.000 m3/h. En la actualidad, se aprecia una recuperación importante de los compresores alternativos de hasta 400m3/h así como la vuelta a filosofías, que algunos consideraban obsoletas, tales como el accionamiento por correas, que como veremos más adelante, cuenta con indudables ventajas.

Características de los compresores de tornilloLa principal característica de este tipo de compresores es que pueden trabajar con corrientes

gaseosas que contengan una cierta cantidad de líquido.

Este tipo de bombas requieren el uso de aceite de lubricación, sirviendo adicionalmente como líquido de sello.

En un compresor de aire de tornillo rotativo, dos rotores de comprimir el aire dentro de una carcasa. Estos compresores de aire no tienen válvulas en el mecanismo de compresión por lo q se diferencia de loa alternativos. En lugar de ello, el compresor de aire rotativo de tornillo comprime el aire de refrigeración con aceite. El petróleo también sella el interior de la carcasa. El uso de petróleo para enfriar y comprimir el aire mantiene a la máquina de trabajo, en su mayor capacidad. Estos compresores de aire pueden estar constantemente corriendo sin sobrecalentamiento lo cual es una gran ventaja q no presenta el alternativo ya que en estos su motor se puede recalentar produciendo su ruptura.

Muchos industriales compresores de aire son los compresores rotativos de tornillo, porque pueden correr durante largos períodos de tiempo, y son muy fáciles de mantener. Además, la salida del aire de un compresor de aire de tornillo rotativo es lisa y libre de los impulsos que se pueden encontrar en otros modelos de compresor de aire. Además, estos modelos son pequeñas, compactas máquinas que aún están en condiciones de salida de un gran volumen de aire a un fuerte poder en los alternativos en cambio cuando su poder aumenta también lo hace todos sus componentes tanto el motor como su cuerpo, el compresor de tornillo, tienen una vida muy larga y no se suelen llevar a cabo rápidamente. Es un aceite libre de tornillo rotativo compresor de aire modelo.

Este tipo de compresor de aire usos extremos en lugar de aceite para enfriar y comprimir el aire. Esto es perfecto para situaciones que requieren de petróleo de aire libre, tales como la hora de utilizar un compresor de aire con una pistola de pintura en aerosol. También puede comprar compresores de aire refrigerado por agua que utiliza el diseño de tornillo rotativo, sin el petróleo.

Compresores axiales

La alta eficiencia y la capacidad más elevada son las únicas ventajas importantes que tienen los compresores de flujo axial sobre las maquinas alternativas, para las instalaciones estacionarias. Su tamaño y su peso menores no tienen mucha valor, tomando en cuenta, sobre todo, el hecho de que los precios son comparables a los de las maquinas alternativas diseñadas para las mismas condiciones. Las desventajas incluyen una gama operacional limitada, mayor vulnerabilidad a la corrosión y la erosión y propensión a las deposiciones.

Compresores de Aire CentrífugaCompresores centrífugos también la descarga de aire a alta presión, pero lo hacen utilizando una

centrifugadora. Una rotación de la cuchilla de aire se basa en la máquina, y convierte el desplazamiento del aire, la creación de una alta presión de descarga. Las corrientes de aire continuamente a través de la centrífuga compresor de aire, que se convirtió en un popular compresor de aire modelo industrial, debido a la mayor capacidad asociados a los usos compresores de aire industriales. Un compresor de aire centrífugo no utiliza el ambiente para enfriar el aire como los alternativos. Sin embargo, el funcionamiento del motor de la máquina hace uso de aceite de lubricación. Estos compresores rotan a velocidades muy altas, lo que crea problemas de seguridad un inconveniente q el alternativo no posee, y hace de este un modelo industrial más que un modelo para el hogar como se lo utiliza al alternativo.

Ventajas:

1. La ausencia de piezas rozantes en la corriente de compresión permite trabajar un largo tiempo entre intervalos de mantenimiento, siempre y cuando los sistemas auxiliares de aceites lubricantes y aceites de sellos estén correctos.

2. Se pueden obtener grandes volúmenes en un lugar de tamaño pequeño. Esto puede ser una ventaja cuando el terreno es muy costoso.

3. Su característica es un flujo suave y libre de pulsaciones.

Desventajas:

1. Los compresores centrífugos son sensibles al peso molecular del gas que se comprime. Los cambios imprevistos en el peso molecular pueden hacer que las presiones de descarga sean muy altas o muy bajas esta característica no la comparte con el compresor de tipo alternativo.

2. Se necesitan velocidades muy altas en las puntas para producir la presión. Con la tendencia a reducir el tamaño y a aumentar el flujo, hay que tener mucho más cuidado al balancear los motores y con los materiales empleados en componentes sometidos a grandes esfuerzos.

3. umento pequeño en la caída de presión en el sistema de proceso puede ocasionar reducciones muy grandes en el volumen del compresor.

4. Se requiere un complicado sistema para aceite lubricante y aceite para sellos.

1] Turbina del Compresor 2]entrada de gas(aire)3]Mezcla comprimida que va hacia los cilindros 4]Eje o flecha, o que debe mantenerse lubricado; con aceite que le llega del motor 5]cubierta de la turbina 6]Turbina el cargador 7]Salida de gases, hacia el sistema exterior 8]Cubierta del compresor 9]Rodaje balero o cojinete 10]soporte del compresor

Especificaciones técnicas:

Gas ha ser comprimido o transportado.Caudal requerido.Presión requerida de trabajo.Lugar donde va a operar.Temperatura del gas.Tiempo de trabajo.Tipo de gas requerido (limpio o no).Densidad del gas.Tamaño del dispositivo.

Desgraciadamente no existe un método infalible para la correcta elección del compresor ya que como podemos observar son muchas las partes que intervienen y por tanto, muchos los puntos de vista. En cualquier caso, y tal y como veremos a continuación, existen ciertos conceptos que ayudan y deben ser tenidos en cuenta. Los pilares fundamentales para una correcta elección podríamos definirlos y ordenarlos del modo que se refleja:

Fiabilidad mecánica: Evidentemente, lo que quieren todas las partes implicadas en la elección de un compresor es que éste no se rompa ya que de suceder esto, el más afectado sería el cliente final al que no sólo se le rompe un compresor sino que también se le para toda la línea de producción. En consecuencia, el cliente final reclamará al instalador y éste al proveedor y será para todos ellos un gran problema. Por tanto, un compresor debe ser fiable y funcionar correctamente.

Rendimiento energético: Una vez que tenemos la seguridad de que el compresor es robusto, nuestra principal preocupación debería ser el consumo de energía eléctrica que el compresor necesita para producir lo que demanda el cliente final. No olvidemos que el compresor se paga una vez pero la energía que éste consume, se pagará por cada minuto que funcione. En algunos casos, las diferencias de consumo eléctrico entre los compresores disponibles en el mercado son muy importantes sobrepasando incluso el 15%. Por tanto, este factor debe ser tenido en cuenta.

Hasta aquí el cliente final presupone que todas las opciones encima de la mesa cumplen con estos requisitos. Un análisis más profundo nos demostrará que también existen ciertos matices que hacen de la diferencia entre opciones un punto muy importante a tratar.

Precio: Este factor, suele ser situado erróneamente en primer lugar por ser la principal preocupación del que realiza la inversión pero si tenemos en cuenta las diferencias de precios entre las distintas opciones del mercado y la incidencia que éstas tienen en el funcionamiento del sistema, seguro que concluimos que no merece la pena situar el precio en el primer lugar. Dicho de otro modo, el negocio se hace con la producción, no con el ahorro en la inversión.

El compresor alternativo en la industria puede ser reemplazado por el compresor a tornillo a continuación se ven las ventajas y desventajas de cada uno.

Ventajas del compresor alternativo

Precio hasta un 50% más barato que su equivalente en compresor de tornillo. Mejor COP a cargas parciales. Mantenimiento frecuente pero sencillo y conocido por prácticamente todo el personal mecánico:

El mantenimiento de un compresor alternativo se realiza cada 10.000 horas aproximadamente y varía según potencia y fabricante. Como norma, podemos decir que a menor potencia menor mantenimiento.

Sigue siendo el compresor que más se emplea en el frío comercial. Inconvenientes del compresor alternativo

Regulación de capacidad por etapas. Frecuentes mantenimientos: Relación 2.5 = 1. Temperaturas de descarga más elevadas lo que implica más consumo de aceite: Esta afirmación

se basa en los sistemas de separación de aceite empleados con más frecuencia Para obtener los mismos niveles de separación que en un compresor de tornillo es necesario que el sistema sea más sofisticado.

Ventajas del compresor de tornillo

Es el compresor más empleado en refrigeración industrial. Cuenta con menos mantenimiento: Relación 2.5 = 1 Cuenta con menos partes móviles y por tanto susceptibles de problemas. Mejor COP al 100% de capacidad. Inconvenientes del compresor de tornillo

Precio Mano de obra especializada para su mantenimiento Fiabilidad mecánica: El compresor de tornillo cuenta con menos piezas en desgaste y menos

mantenimiento.

Rendimiento energético: El compresor de tornillo tiene un rendimiento superior al alternativo cuando la instalación se encuentra a plena producción.

Precio: El precio del compresor alternativo es menor que el del compresor de tornillo.

Bibliografía