Generadores de Aire Comprimido

3. Generadores de Aire Compresores (Compactadores)Comprimido Son máquinas para bombear y comprimir gases hasta

cualquier presión.

VentiladoresSon máquinas de flujo que bombean a casi la presiónAtmosférica.

Con los ventiladores ocurren solo pequeños cambios dedensidad y temperatura.

Bombas de VacíoSon máquinas que inducen gases y vapor para crear vacío.

3.1 Compresores (Compactadores)

Son compresores Dinámicos por ejemplo losturbocompresores, donde ruedas equipadas con álabes giranpara acelerar el gas que será comprimido. Engranajes dedirección fija hacen que los álabes conviertan energía develocidad en energía de presión.

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3.1.1 Compresores Dinámicos ( Turbocompresores )

3.1.2 Compresores de Desplazamiento

Los compresores Dinámicos se prefierenpara volúmenes grandes a mediana presión

En los compresores de desplazamiento positivo, lacámara de compresión se cierra completamentedespués de succionar aire.El volumen se reduce forzando la compresión del aire.

Los compresores de desplazamiento seprefieren para volúmenes pequeños a altapresión

Generadores de Aire Comprimido

3.2 Tipos de compresores El resumen abajo muestra los compresores divididossegún su principio de operación.

En todos los compresores, se hace una distinciónentre no lubricados y lubricados con aceite.

P CON BIELA

DIAFRAGMA

CON CRUCETAS

S

COMPRESORES DE DESPLAZAMIE

OSCILATORIOS

CON CARTER SIN

A PISTON

COMPRESORE

AXIAL RADIAL

A PALETAS

ISTON LIBRE

NTO TURBOCOMPRESORES

ROTATORIOS

CARTER UN EJE DOS EJES

A TORNILLOS

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3.2.1 Compresores estándar La tabla muestra las áreas típicas de trabajo devarios tipos estándar de compresores.

TIPO SIMBOLO DIAGRAMAOPERACIÓN

RANGO PRESION(bar)

RANGO CAUDAL(m3 / h )

COMPRESORA

PISTON

10 ( 1-etapa )

35 ( 2-etapas )

120

600

COMPRESORCON

CRUCETA

10 ( 1-etapa )

35 ( 2-etapas )

120

600

COMPRESORDE

DIAFRAGMABAJA BAJO

COMPRESORA

PISTON LIBRE

USO LIMITADO COMO GENERADORDE AIRE COMPRIMIDO

COMPRERSORA

PALETAS16 4.500

COMPRESORANILLOLIQUIDO

10

COMPRESORA

TORNILLOS22 750

COMPRESORDE

LOBULOS1,6 1.200

COMPRESORAXIAL

10 200.000

COMPRESORRADIAL

(CENTRIFUGO)10 200.000

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En compresores a pistón el aire es succionado porpistones que suben y bajan, comprimen u expulsan elaire controlado por válvulas de succión y descarga.Al disponer varias etapas de compresión, es posiblegenerar varias presiones y al usar varios cilindros esposible obtener distintos caudales.

Fig. 3.1:Símbolo compresor a pistón

Compresor con BielaEn estos compresores, el pistón está directamenteconectado al cigüeñal por medio de la biela.

Fig. 3.2:Diagrama Operacional deun compresor con biela

Compresor con CrucetaEl pistón es empujado por un vástago unido a lacruceta

Cruceta

Propiedades de compresores a pistón:– Alta eficiencia.– Altas presiones.

Fig. 3.3:Diagrama Operacional deun compresor con cruceta

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3.2.2 Compresor a Pistón (reciprocante)

Generadores de Aire Comprimido

Los compresores a pistón se diferencian según ladisposición de sus cilindros:

– Cilindros Verticales.Sin esfuerzos en el pistón o anillos de pistón por elpeso del pistón.Poco requerimiento de superficie.

Fig. 3.4:Compresor en V – Cilindros Horizontales.

Solo en compresores multi - cilindros opuestos.Bajas fuerzas de gravedad. Este beneficio solo esnotable en grandes caudales.

– Compresores en V, W o L. Buen balanceo mecánico.

Poco requerimiento de superficie.

Fig. 3.5:Compresor en W

Fig. 3.6:Compresores con CrucetaTipo Horizontal, en L, en V y en W

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3.2.3 Compresores de Diafragma El compresor de diafragma pertenece a la familia delos compresores de desplazamiento positivo.La compresión es causada por un diafragma elásticoen lugar de un pistón. El diafragma es movido enpulsos no lineales por una biela. La carrera dependeráde la elasticidad del diafragma.

Fig. 3.7:Símbolo de compresor de diafragma

Características:– Grandes diámetros de cilindro.– Carrera corta.– Económicos para pequeños caudales, bajas

Presiones y para generación de vacío.

Fig. 3.8:Diagrama Operacional deun compresor de diafragma

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El compresor de pistón libre pertenece a la familia de los compresores de desplazamiento positivo.Es un compresor con un motor diesel de dos tiemposintegrado.

Aire comprimido actúa en los pistones extendidos ylos empuja hacia adentro, lo que arranca el compresor.Cuando se produce la inyección de combustible ycombustión, el aire de combustión comprimido en elcilindro del motor empuja hacia fuera los cilindros Elaire atrapado es comprimido.

Después de dejar pasar el aire de reacción, la mayorparte del aire comprimido es descargado por medio deuna válvula mantenedora de presión. Cualquier aireremanente es empujado adentro por el pistón para elnuevo ciclo. Las válvulas de succión inducen airenuevo otra vez.

a = Descarga aire comprimido Características:b = Succión – Altamente eficientec = Inyección combustible – Operación suaved = Escape combustión – Principio simple, pero poco usado

En la práctica, los movimientos de pistón deben sersincronizados y se debe usar extensivo equipo decontrol.

a

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3.2.4 Compresor de Pistón Libre

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3.2.5 Compresor de Paletas Rotatorias El Compresor de Paletas Rotatorias es uno de loscompresores rotatorios de desplazamiento

El rotor girando dentro de la carcaza forman lascámaras para succionar y comprimir el gas.

El rotor cilíndrico, en descansos excéntricos, giradentro de una carcaza cerrada. El rotor tiene ranurasradiales en toda su longitud. Dentro de las ranuras, laspaletas se deslizan en dirección radial.

Cuando el rotor alcanza una cierta velocidad, laspaletas son presionadas contra la pared interna de lacarcaza por la fuerza centrífuga. La cámara decompresión entre el rotor y carcaza está dividida porlas paletas en celdas individuales o cámaras detrabajo.

Como resultado de la disposición excéntrica del rotor,el volumen aumenta o disminuye durante la rotación.

Las cámaras de presión están lubricadas por inyecciónde aceite.

La inyección de aceite en la cámara de compresiónresulta en no solo lubricación sino que tambiénenfriamiento y sellado de las cámaras. El aceite puede

Fig. 3.10:Símbolo del compresor apaletas rotatorias

Fig. 3.11:Diagrama Operacionalde Compresor a paletas

ser separado después de la compresión y re-dirigido alcircuito de aceite.

Características:

– Operación muy poco ruidosa.

– Libre de pulsaciones y descarga pareja de aire.

– Poco requerimiento de superficie y fácil servicio.

– Baja eficiencia.

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3.2.6 Compresor de Anillo Líquido El compresor de anillo líquido pertenece a la categoríade compresores rotatorios de desplazamiento.

El eje excéntrico a la carcasa, con paletas radialesfijas desplaza el líquido de sello. Esto forma el anillolíquido que sella los espacios entre las paletas y lacarcaza.

El contenido de la cámara es cambiado por la rotacióndel eje, causando que el aire sea succionado,comprimido y transportado.

FiDiCo

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Fig. 3.12:Símbolo para compresoresde anillo líquido

Generalmente el líquido usado es agua.

Características:

– Aire libre de aceite.

– Baja sensibilidad a sólidos y químicos.

– Requiere dispersor de líquido porque líquidoauxiliar está continuamente siendo forzado a la

cámara de presión.

– Bajo grado de eficiencia.

a = Paletas fijasb = Carcazac = Abertura de entradad = Abertura de salidae = Líquido

g. 3.13:agrama Operacional dempresor de anillo líquido

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3.2.7 Compresor a Tornillos El compresor a tornillos está entre los compresoresrotatorios de desplazamiento.

Dos rotores paralelos con distinto perfil trabajan endirecciones opuestas dentro de una carcaza.

El aire succionado es comprimido en cámaras quecontinuamente disminuyen su tamaño debido a larotación de los rotores hasta alcanzar la presión final yser forzado por el orificio de descarga. Las cámarasestán formadas por las paredes de la carcaza y el

Fig. 3.14:Símbolo del compresor atornillos

engrane de los tornillos.

Compresores Libres de AceiteEn los compresores libres de aceite que sellan sinaceite y donde el aire en la cámara de compresión noentra en contacto con aceite, los dos rotores estánconectados por medio de una transmisiónsincronizada, de manera que las superficie de losperfiles no entren en contacto.

Compresores a Tornillos enfriados por inyección

Fig. 3.15:Diagrama Operacional delCompresor a Tornillos

de aceiteEn los Compresores a Tornillos enfriados porinyección de aceite solo el rotor principal es accionado.El rotor secundario gira sin entrar en contacto.

Características:

– Tamaño reducido.

– Producción continua de aire.

– Baja temperatura final de compresión.

Fig. 3.16:Sección compresor

( con refrigeración por inyección de aceite)

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3.2.8 Compresor de Lóbulos El compresor de lóbulos, o tipo Roots pertenece a lafamilia de compresores de desplazamiento.

Dos pistones rotatorios, con forma simétrica, giran endirecciones opuestas dentro de una cámara cilíndrica.Estos están conectados por una transmisiónsincronizada y operan sin contacto.

El aire a ser comprimido es dirigido desde al lado desucción hacia la caja del compresor. Es encerrado en

la cámara entre el ala del lóbulo y la carcaza. En el momento en que el pistón libera el borde hacia el lado e presión, el gas fluye hacia la salida de descarga y llena la cámara de presión. Cuando el ala gira un poco más, el contenido de la cámara de

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Fig. 3.17:Símbolo del compresor deLóbulos o tipo Roots

transporte es presionado contra la contra presión total. Se lleva a cabo compresión constante. El

compresor debe trabajar siempre contra la presión dinámica total.

Características:

- No hay desgaste en los lóbulos por lo que no requieren lubricación.

– El aire no contiene aceite.

– Sensible al polvo y arena.

Fig. 3.18:Diagrama Operacional delCompresor de Lóbulos simples

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3.2.9 Compresor Axial Los compresores axiales son máquinas de flujo en lasque el aire fluye en dirección axial a través de unaserie de álabes fijos y rotatorios.

El aire es primero acelerado y luego comprimido. Losductos con forman canales expandidos aleatorios enlos que la energía cinética generado por circulación yfrenado del aire transforman la energía en presión.

Fig. 3.19:Símbolo del turbocompresor

Características:

– Descarga uniforme.

– El aire no contiene aceite.

– Sensible a cambios de carga estrés.

– Flujo mínimo requerido.

Fig. 3.20:Diagrama Operacional delCompresor Axial

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3.2.10 Compresor Radial (Centrífugo) Los compresores radiales o centrífugos son máquinasde flujo en las que aire es dirigido al centro de unimpulsor rotatorio.

La fuerza centrífuga mueve el aire hacia la periferia. Elaumento de presión es causado por la aceleración delaire y su paso por un difusor antes de entrar en unsegundo impulsor en caso de multietapas. La energíacinética (energía de velocidad) se convierte en presiónestática durante este proceso.

Fig. 3.21: Símbolo del Turbocompresor

Características:

– Descarga uniforme.

– Aire sin contenido de aceite.

– Sensible a cambios en carga y estrés.

– Flujo mínimo requerido.

Fig. 3.22: Diagrama Operacional del Compresor Radial Centrífugo

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