informe compresores en refrigeracion

8/17/2019 Informe Compresores en Refrigeracion

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INTRODUCCION.

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentarla presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases ylos vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina

y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustanciaque pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presióny energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero adiferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinastérmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciablede densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia delos ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero noaumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

Los antiguos herreros solían soplar para intensificar su fuego y de esta formafacilitaban forjar el hierro, y aunque no se consideren el primer antecedente a loscompresores atmosféricos actuales, se puede decir que sí lo fueron. Los gritos yrugidos inhalaban aire en su expansión, luego se exhala mediante una pequeñaapertura al final, logrando controlar la cantidad de oxígeno a una locación específica.Con el tiempo se mejoró la forma de soplado, de modo que los griegos y romanosutilizaban fuelles para la forja de hierro y se sabe de diversos mecanismoshidráulicos y de fuelle para accionar órganos musicales.

¿QUÉ ES UN COMPRESOR?Los compresores son máquinas especialmente diseñadas y construidas paraaumentar la presión en los gases. Lo más común es que se comprima aire, pero enla industria es frecuente la necesidad de comprimir otros gases.A veces se utilizade manera intermitente (un taller, llantera, restaurante, planta procesador, etc.) aveces continuo (bombeo de gasoductos, embotelladoras de gaseosas o cerveza,sopladores de bolsas y envases plásticos, etc.).Existen diversas formas de comprimir aire, dando esto a que existan muchos tiposde compresores, todo dependiendo del mecanismo que utilicen. Los compresoresa pistón o émbolo (alternativos), son los de uso más difundido y por su diseño, loscompresores de aire de pistón producen altas presiones en volúmenes pequeños,y generalmente se utilizan para aplicaciones domésticas e industriales.

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USOS DE LOS COMPRESORES

Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de laingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

Son una parte importante de muchos sistemas de refrigeración y se encuentranen cada refrigerador casero.

Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo esel Ciclo Brayton.

Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo sonlos turborreactores, y hacen posible su funcionamiento.

Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemasneumáticos.

ESTRUCTURA DE LOS COMPRESORES

Los elementos principales de esta estructura son: motor, cuerpo, tapas, enfriadory árboles. El cuerpo y las tapas del compresor se enfrían por el agua. Los elementosconstructivos tienen ciertas particularidades. Para disminuir las perdidas de energíade la fricción mecánica de los extremos de las placas contra el cuerpo en este secolocan dos anillos de descarga que giran libremente en el cuerpo. A la superficieexterior de estos se envía lubricación. Al girar el motor los extremos de las placas

se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficieinterior de estos; los anillos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo.Al fin de disminuir las fuerzas de fricción en las ranuras las placas se colocan noradicalmente sino desviándolas hacia adelante en dirección de la rotación. El ángulode desviación constituye 7 a 10 grados. En este caso la dirección de la fuerza queactúa sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se aproxima ala dirección de desplazamiento de la placa en la ranura y la fuerza de friccióndisminuye.Para disminuir las fugas de gas a través de los huelgos axiales, en el buje del motorse colocan anillos de empacaduras apretados con resortes contra las superficies delas tapas.

Por el lado de salida del árbol a través de la tapa, se ha colocado una junta deprensaestopas con dispositivos tensor de resortes.

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¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DE UTILIZAR UN COMPRESOR DE AIRE?

Las ventajas de usar un sistema propulsado por un compresor de aire se basanprincipalmente:

-En el ahorro de tiempo para una determinada labor.-También en la mejora, precisión y calidad de otras tareas.-Ahorro en los costos que involucraría no usar dichos equipos, lo cual se traduceen aumento de la producción.Para muchas empresas que demandan este tipo de unidades, es clave, además, unequipo altamente eficiente, simple de utilizar y de económica manutención, demanera de reducir los costos operativos.

Es importante que al ser instalado el compresor deben existir sistemas deseguridad; no obstante, el equipo de compresión debe estar dotado de sistemas de

seguridad que protejan al equipo en caso de emergencias o problemasoperacionales, desviando la producción hacia el flare y desalojando los fluidoscombustibles.

¿CÓMO FUNCIONA?

Para que el aire transmita energía, necesita ser comprimido o aumentado a unapresión más alta. Cuando el aire es comprimido se le da energía que puedeproporcionar la energía para la maquinaria, generalmente con el uso de pistonesque empujan el aire comprimido hacia adelante y hacia atrás. Varios compresoresde aire se utilizan generalmente en conjunto el uno con uno otro para crear unsistema de distribución que lleve el aire comprimido como energía hacia diversospuntos. El aire entonces se transforma en energía para una herramienta mecánica.

TIPOS DE COMPRESORES.

Funcionamiento de un compresor axial.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Axial_compressor.gif


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Clasificación según el método de intercambio de energía:

Hay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos realizan el mismotrabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y loregresan para ser reutilizado.

El compresor de desplazamiento positivo: Las dimensiones son fijas. Porcada movimiento del eje de un extremo al otro tenemos la misma reducción envolumen y el correspondiente aumento de presión (y temperatura).Normalmente son utilizados para altas presiones o poco volumen. Por ejemploel inflador de la bicicleta. También existen compresores dinámicos. El mássimple es un ventilador que usamos para aumentar la velocidad del aire anuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se requiere mucho volumende aire a baja presión.1

El compresor de émbolo: Es un compresor atmosférico simple. Un vástagoimpulsado por un motor (eléctrico, diésel, neumático, etc.) es impulsado paralevantar y bajar el émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento haciaabajo del émbolo, el aire es introducido a la cámara mediante una válvula. Encada movimiento hacia arriba del émbolo, se comprime el aire y otra válvula esabierta para evacuar dichas moléculas de aire comprimidas; durante estemovimiento la primera válvula mencionada se cierra. El aire comprimido esguiado a un tanque de reserva. Este tanque permite el transporte del airemediante distintas mangueras. La mayoría de los compresores atmosféricos deuso doméstico son de este tipo.

Cabezal para compresor de pistón

https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)#cite_note-1https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)#cite_note-1https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cabezal_compresor.jpghttps://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)#cite_note-1


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El compresor de pistón: Es en esencia una máquina con un mecanismo pistón-biela-cigüeñal. Todos los compresores son accionados por alguna fuente demovimiento externa. Lo común es que estas fuentes de movimiento seanmotores, lo mismo de combustión como eléctricos. En la industria se mueven

compresores accionados por máquinas de vapor o turbinas. En este caso,cuando el cigüeñal gira, el pistón desciende y crea vacío en la cámara superior,este vacío actúa sobre la válvula de admisión (izquierda), se vence la fuerzaejercida por un resorte que la mantiene apretada a su asiento, y se abre el pasodel aire desde el exterior para llenar el cilindro. El propio vacío, mantiene cerradala válvula de salida (derecha).

Durante la carrera de descenso, como puede verse en el esquema de abajo (ladoizquierdo) todo el cilindro se llena de aire a una presión cercana a la presión exterior.

Luego, cuando el pistón comienza a subir, la válvula de admisión se cierra, lapresión interior comienza a subir y esta vence la fuerza del muelle de recuperaciónde la válvula de escape o salida (esquema lado derecho), con lo que el aire esobligado a salir del cilindro a una presión algo superior a la que existe en el conductode salida. Obsérvese que el cuerpo del cilindro está dotado de aletas, estas aletas,aumentan la superficie de disipación de calor para mejorar la transferencia del calorgenerado durante la compresión al exterior.

Excepto en casos especiales, en el cuerpo del compresor hay aceite para lubricarlas partes en rozamiento, así como aumentar el sellaje de los anillos del pistón con

el cilindro. Este aceite no existe en los compresores de tipo médico, usado en larespiración asistida, debido a que siempre el aire de salida contiene cierta cantidadde él o sus vapores.

Los compresores de doble etapa (esquema de abajo), trabajan con el mismosistema simple de pistón-biela-cigüeñal, con la diferencia que aquí trabajan dospistones, uno de alta y otro de baja presión. Cuando el pistón de alta presión(derecha) expulsa el aire, lo manda a otro cilindro de menor volumen. Al volver arecomprimir el aire, alcanzamos presiones más elevadas.

El compresor de tornillo: Aún más simple que el compresor de émbolo, elcompresor de tornillo también es impulsado por motores (eléctricos, diésel,neumáticos, etc.). La diferencia principal radica que el compresor de tornilloutiliza dos tornillos largos para comprimir el aire dentro de una cámara larga.Para evitar el daño de los mismos tornillos, aceite es insertado para mantenertodo el sistema lubricado. El aceite es mezclado con el aire en la entrada de la


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cámara y es transportado al espacio entre los dos tornillos rotatorios. Al salir dela cámara, el aire y el aceite pasan a través de un largo separador de aceitedonde el aire ya pasa listo a través de un pequeño orificio filtrador. El aceite esenfriado y reutilizado mientras que el aire va al tanque de reserva para ser

utilizado en su trabajo. Sistema pendular Taurozzi: consiste en un pistón que se balancea sobre un

eje generando un movimiento pendular exento de rozamientos con las paredesinternas del cilindro, que permite trabajar sin lubricante y alcanzar temperaturasde mezcla mucho mayores.

Al ternat ivos o reciprocantes: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolocomo los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con elmovimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado enpotencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semiherméticos o abiertos.

Los de uso doméstico son herméticos, y no pueden ser intervenidos pararepararlos. Los de mayor capacidad son semiherméticos o abiertos, que sepueden desarmar y reparar.

De espiral (orbital, scroll).

Rotativo de paletas: en los compresores de paletas la compresión se producepor la disminución del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotativocuyo eje no coincide con el eje de la carcasa (ambos ejes son excéntricos). Enestos compresores, el rotor es un cilindro hueco con estrías radiales en las quelas palas (1 o varias) comprimen y ajustan sus extremos libres interior del cuerpo

del compresor, comprimiendo así el volumen atrapado y aumentando la presióntotal.

Rotativo-helicoidal (tornillo, screw): la compresión del gas se hace de maneracontinua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son demayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayorcomplejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadaspotencias, solamente.

Rotodinámicos o turbomáquinas: utilizan un rodete con palas o álabes paraimpulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez éstos se clasifican en

Compresor axial|axiales y centrifugos

Clasificación de los compresores

https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_alternativohttps://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_alternativohttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compresor_de_espiral&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Rotativo_de_paletashttps://es.wikipedia.org/wiki/Rendimiento_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Turbom%C3%A1quinahttps://es.wikipedia.org/wiki/Turbom%C3%A1quinahttps://es.wikipedia.org/wiki/Turbom%C3%A1quinahttps://es.wikipedia.org/wiki/Rendimiento_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Rotativo_de_paletashttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compresor_de_espiral&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_alternativo


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Al clasificarse según el indicio constructivo los compresores volumétricos sesubdividen en los de émbolo y de motor y los de paletas en centrífugos y axiales.Es posible la división de los compresores en grupos de acuerdo con el género degas que se desplaza, del tipo de transmisión y de la destinación del compresor.

Estos al igual que las bombas mencionadas anteriormente pueden clasificarse endos grupos:

1. Compresores de desplazamiento positivo2. Compresores de desplazamiento no positivo

DESCRIPCIÓN DE COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOCOMPRESORES ALTERNATIVOS O DE EMBOLO

El compresor de embolo, de vaivén o de movimiento alternativo, es una maquina dedesplazamiento positivo que aumenta la presión de un volumen determinado de gas

mediante la reducción de su volumen inicial. La compresión se verifica por elmovimiento de vaivén de un embolo encerrado en un cilindro. Generalmente, elcilindro es de dobla efecto y esta accionado por un mecanismo de biela y manivela.La compresión tiene lugar en ambos extremos del cilindro, el cual suele llevar unacamisa de agua para disparar el calor engendrado por la fricción de los anillos delembolo y por la empaquetadura del vástago y parte del calor de compresión. Lasalida del vástago en el cilindro se cierra con una empaquetadura sin escapes. Seregula la oportuna salida y entrada del gas en el cilindro mediante válvulas que seabren según cambia la presión diferencial entre el interior del cilindro y el sistemagaseoso.

El proceso de compresión puede verificarse en una solaetapa termodinámica (compresión de una fase) o dividirse en varias etapas conenfriamiento intermedio del gas (compresión de varias etapas o multigradual). Lacompresión multigradual requiere una maquina mas costosa que la compresiónunifase, pero se utiliza con mas frecuencia por varias razones: menor consumo deenergía, menor elevación de temperatura del gas dentro del cilindro y menordiámetro del cilindro.

Los compresores que se utilizan mas comúnmente para comprimir gases tienen unacruceta a la que se conectan la biela y la varilla del pistón. Esto proporciona unmovimiento en línea recta para la varilla del pistón y permite que se utilice unembalaje simple, en la figura 30 se muestra una maquina sencilla, de etapa simple,con un pistón de acción doble. Se pueden utilizar pistones de acción simple o doble,dependiendo del tamaño de la maquina y el numero de etapas. En alguna maquinas,se usan pistones de acción doble, en la primera etapa y de acción simple, en lasposteriores.

En las maquinas de etapas múltiples, hay enfriadores intermedios entre capa unade estas. Esos intercambiadores de calor eliminan el calor de la compresión del gasy reducen su temperatura a aproximadamente la que existe a la entrada del

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compresor. Ese enfriamiento reduce el volumen de gas que va a los cilindros a altapresión, hace disminuir la energía necesaria para la compresión y, a presioneselevadas, mantiene la temperatura dentro de limites de operación seguros. En la figura 31 se muestra un extremo del compresor de dos etapas.Para ver los gráficos seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Los compresores con cilindro horizontales (Fig. 31) son los que mas se utilizan, porsu capacidad de acceso. Sin embargo, se construyen también maquinas concilindros verticales y otras disposiciones, tales como las de ángulo recto (unohorizontal y el otro vertical) y en ángulo en V. Los compresores alternativos, puedenser del tipo lubricado o sin lubricar.

LUBRICACIÓN DE COMPRESORES

Para la lubricación de los compresores de émbolo se emplean losmismos métodos que para las máquinas de vapor, salvo las altas exigencias de losaceites de engrase a causa del gran calor radiado por los cilindros de vapor.

Para el engrase de los cilindros, como para las máquinas de vapor, se empleanbombas de émbolo buzo de funcionamiento obligado por la transmisión.Aún con altas presiones de gas deben procurarse aceites de poca viscosidad. Unaceite viscoso exige una potencia innecesariamente grande y hace que las válvulastengan más tendencia a pegarse y romperse. Para muy altas presiones, seemplean, sin embargo, algunas veces los aceites viscosos para mejora lahermeticidad, aunque la temperatura del gas sea más baja. A ser posible se utilizarael aceite para el engrase del cilindro y de la transmisión, pues ello facilita larecuperación y nuevo empleo del aceite.

TIPOS DE COMPRESORES ALTERNATIVOS O DE ÉMBOLO

Compresor de émbolo osci lante

Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado paracomprimir a baja, media o alta presión.

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapascompresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primerémbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguienteémbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad conla relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidadde calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración.

Compresor de membrana

Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra encontacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estaráexento de aceite. Estos, compresores se emplean con preferencia en las industriasalimenticias farmacéuticas y químicas.

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Compresor de émbolo rotativo

Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire escomprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.

COMPRESORES ROTATORIOSSe denominan compresores rotatorios a aquellos grupos que producen airecomprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empujan el aire desdela aspiración hacia la salida, comprimiéndolo.Se distinguen los siguientes tipos:

Compresores de tornilloEsencialmente se componen de un par de motores que tienen lóbulos helicoidalesde engrane constante.La compresión por motores paralelos puede producirse también en el sentido axial

con el uso de lóbulos en espira a la manera de un tornillo sin fin. Acoplando dosmotores de este tipo, uno convexo y otro cóncavo, y haciéndolos girar en sentidosopuestos se logra desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lóbulosy la carcasa.

Las revoluciones sucesivas de los lóbulos reducen progresivamente el volumen degas atrapado y por consiguiente su presión, el gas así comprimido es forzadoaxialmente por la rotación de los lóbulos helicoidales hasta 1ª descarga.Compresores de paletas deslizantes

El motor es excéntrico en relación a la carcasa o el cilindro, y lleva una serie dealetas que se ajustan contra las paredes de la carcasa debido a la fuerza centrífuga.Este tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad cilíndrica dentro dela cual esta ubicado en forma excéntrica un motor con ranuras profundas, unaspaletas rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma que algirar el motor la fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del cilindro. Elgas al entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de lacavidad cilíndrica es comprimida al disminuir el volumen de estos espacios durantela rotación.

Compresores soplantes.

Se conocen como compresores de doble motor o de doble impulsor aquellos quetrabajan con dos motores acoplados, montados sobre ejes paralelos, para unamisma etapa de compresión. Una máquina de este tipo muy difundida es elcompresor de lóbulos mayor conocida como "Roots", de gran ampliación comoalimentador de los motores diesel o compresores de gases a presión moderada.Los motores, por lo general, de dos o tres lóbulos están conectados medianteengranajes exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los lóbulosy la carcaza; con el movimiento de los motores de la máquina, por donde sale, no


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pudieron regresarse debido al estrecho juego existente entre los lóbulos que sedesplazan por el lado interno.

DESCRIPCIÓN DE COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVOCOMPRESORES CENTRÍFUGOS

El principio de funcionamiento de un compresor centrífugo (Fig. 32) es el mismo queel de una bomba centrífuga, su diferencial principal es que el aire o el gas manejadoen un compresor es compresible, mientras que los líquidos con los que trabaja unabomba, son prácticamente incompresibles. Los compresores centrífugos puedendesarrollar una presión en su interior, que depende de la naturaleza y lascondiciones del gas que manejan y es virtualmente independiente de la carga delprocesamiento. Las condiciones que es preciso tomar en cuenta son:

1. La presión barométrica mas baja2. La presión de admisión mas baja

3. La temperatura máxima de admisión4. La razón mas alta de calores específicos5. La menor densidad relativa6. El volumen máximo de admisión7. La presión máxima de descarga

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superiorLa mayoría de los compresores centrífugos funcionan a velocidades de 3.500 RPM(revoluciones por minuto) o superiores y uno de los factores limitantes es el de lafatiga del impulsor. Los impulsores de los compresores centrífugos son por lo comúnmotores eléctricos o turbinas de vapor o gas, con o sin engranajes de aumento develocidad.

En un compresor, como en una bomba centrífuga, la carga es independiente delfluido que se maneje.

Los compresores centrífugos constan esencialmente de: caja, volutas, rodetesimpulsores, un eje y un sistema de lubricación.

Las volutas convierten la energía cinética del gas desarrollada por los impulsoresen energía potencial o presión. La caja es la cubierta en que van ajustadas lasvolutas y esta proyectada para la presión a la que se ha de comprimir el gas.La caja se construye adaptándola a la aplicación particular y puede serde hierro colado, acero estructural o fundición de acero.

La compresión de un gas en un compresor centrífugo requiere con frecuencia unmedio de ocluir el gas para evitar su fuga a la atmósfera o su contaminación. Existenvarios tipos de oclusores:

1. el de cierre mecánico con anillo de carbón2. el gas inerte

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3. el directo de aceite en el cojinete del compresor y los de gasto de aceite

Todos están diseñados principalmente como cierre de funcionamiento y no de paro. Los compresores centrífugos se utilizan para una gran variedad de servicios,incluyendo

1.2. enfriamiento y desecación,3. suministro de aire de combustión a hornos y calderas,4. sopladores de altos hornos, cúpulas y convertidores,5. transporte de materiales sólidos,6. procesos de flotación,7. por agitación y aereación, por ventilación,8. como eliminadores y para comprimir gases o vapor

Compresor Axial

El compresor axial se desarrollo para utilizarse con turbinas de gas y posee diversasventajas para servicios en motores de reacción de la aviación. Su aceptación porla industria para instalaciones estacionarias fue lenta; pero se construyeron variasunidades de gran capacidad para altos hornos, elevadores de la presión de gas yservicios en túneles aerodinámicos.En los compresores de este tipo (Fig. 33), la corriente de aire fluye en direcciónaxial, a través de una serie de paletas giratorios de un motor y de los fijos de unestator, que están concéntricos respecto al eje de rotación. A diferencia de laturbina, que también emplea los paletas de un motor y los de un estator, el recorridode la corriente de un compresor axial va disminuyendo de área de su seccióntransversal, en la dirección de la corriente en proporción a la reducción de volumendel aire según progresa la compresión de escalón a escalón.

Una vez suministrado el aire al compresor por el conducto de admisión, pasa lacorriente a través de un juego de paletas directores de entrara, que preparan lacorriente para el primer escalón de del compresor. Al entrar en el grupo de paletasgiratorios, la corriente de aire, que tiene una dirección general axial se defecta en ladirección de la rotación. Este cambio de dirección de la corriente viene acompañadode una disminución de la velocidad, con la consiguiente elevación de presión porefecto de difusión. Al pasar la corriente a través del otro grupo de paletas del estatorse lo para y endereza, después de lo cual es recogida por el escalón siguiente depaletas rotatorios, donde continúa el proceso de presurización.

Un compresor axial simple puede estar constituido teóricamente por varias etapassegún sea necesario, pero esto puede producir que a determinadas velocidades lasultimas etapas funcionen con bajo rendimiento y las primeras etapas trabajensobrecargadas. Esto puede ser corregido ya sea con extracción de aire entre etapaso se puede conseguir mucha mayor flexibilidad y rendimiento partiendo elcompresor en dos sistemas rotatorios completamente independientesmecánicamente, cada uno arrastrado por su propia turbina. El compresor de altatiene paletas más cortos que el de baja y es mas ligero de peso. Puesto que el

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trabajo de compresión de compresor de alta trabaja a mayor temperatura que el debaja se podrán conseguir velocidades mas altas antes de que las puntas de lospaletas alcancen su número de Mach límite, ya que la velocidad del sonido aumentoa mayor temperatura. Por consiguiente el compresor de alta podrá rodar a mayorvelocidad que el de baja.

El aire al salir del compresor pasa a través de un difusor que lo prepara para entrara la cámara de combustión.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS COMPRESORES

Compresores Alternativos

El uso de lubricantes en los compresores alternativos el causante de sus principalesventajas y desventajas.

Un compresor lubricado durara mas que uno que no lo esta. Hay que tener cuidadode no lubricar en exceso, porque la carbonización del aceite en las válvulas puedeocasionar adherencias y sobrecalentamiento. Además, los tubos de descargasaturados con aceite son un riesgo potencial de incendio, por lo que se debe colocarcorriente abajo un separador para eliminar el aceite. Los problemas mas grandesen los compresores con cilindro lubricado son la suciedad y la humedad, puesdestruyen la película de aceite dentro del cilindro.

En los compresores sin lubricación la suciedad suele ser el problemas mas serio, yhay otros problemas que puede ocasionar el gas en si. Por ejemplo, un gasabsolutamente seco puede ocasionar un severo desgaste de los anillos.

Compresores Rotatorios

El diseño de anillo de agua tiene la ventaja de que el gas no hace contacto con laspartes rotatorias metálicas. Los aspectos críticos son la presión de vapor del gas deentrada, comparada con la presión de vapor del liquido que forma el anillo de aguay el aumento de temperatura en el mismo. La presión de vapor del fluido para sellosdebe ser muy inferior al punto de ebullición, porque de otra forma se evaporara elanillo de agua, ocasionara perdida de capacidad y quizás serios daños porsobrecalentamiento.Compresores Centrífugos

Ventajas:1. En el intervalo de 2.000 a 200.000 ft3/min., y según sea la relación de presión,

este compresor es económico porque se puede instalar en una sola unidad.2. Ofrece una variación bastante amplia en el flujo con un cambio pequeño en la

carga.3. La ausencia de piezas rozantes en la corriente de compresión permite trabajar

un largo tiempo entre intervalos de mantenimiento, siempre y cuando lossistemas auxiliares de aceites lubricantes y aceites de sellos estén correctos.

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

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

Desventajas:

1. Los compresores centrífugos son sensibles al peso molecular del gas que secomprime. Los cambios imprevistos en el peso molecular pueden hacer que laspresiones de descarga sean muy altas o muy bajas.

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

3. Un aumento pequeño en la caída de presión en el sistema de proceso puedeocasionar reducciones muy grandes en el volumen del compresor.

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

La tecnología del aire comprimido y gases, por muy estática que parezca, seencuentra en constante evolución. Los fabricantes llevan muchos años investigandosobre nuevos diseños que se adapten a las diferentes exigencias del mercado.

Los compresores o las bombas de vacío, tienen su aplicación en cientos deindustrias y procesos, por lo que las alternativas y la capacidad de adaptación delos diseños de los fabricantes, son múltiples.

Lo que se conoce habitualmente como un compresor de gases, comprende unaserie de máquinas con diferentes estructuras y diseños.

Por su aplicación principal se podrían dividir en cinco grupos:

Compresores:

Máquinas diseñadas para comprimir gases a cualquier presión, por encima dela presión atmosférica. En general, se habla de compresor cuando se trabajacon presiones superiores a los 3 barg.

Ventiladores:

Máquinas diseñadas para comprimir gases a presiones muy bajas, cercanasa la presión atmosférica. De hecho, los ventiladores apenas incrementan lapresión unos gramos sobre la atmosférica.

Soplantes:

Compresores que trabajan a baja presión. Deberían estar incluidos dentro delmismo grupo que los compresores, pero se diferencian para evitar

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confusiones. Las presiones de estos equipos son superiores a las de losventiladores, pero se considera que están por debajo de los 3 barg.

Bombas de vacío:

Son también compresores, pero su trabajo no está pensado para comprimir elaire, sino para aspirarlo de un recipiente o sistema, bajando la presión avalores por debajo de 1 atmósfera. Las bombas de vacío también se puedenusar como un compresor, pero en aplicaciones muy específicas y con valoresde presión muy bajos.

Compresores booster:

Son un tipo de compresores que trabajan con una presión en la aspiración,superior a la atmosférica. Suelen instalarse en combinación con un compresortradicional, para elevar la presión final de éste.

Sin embargo, la principal clasificación de los diferentes tipos de compresores serealiza por su principio de funcionamiento básico. En este caso, los compresoresquedan divididos en dos grandes grupos:

Compresores de desplazamiento positivo:

El principio de funcionamiento de estos compresores se basa en ladisminución del volumen del aire en la cámara de compresión donde seencuentra confinado, produciéndose el incremento de la presión interna hasta

llegar al valor de diseño previsto, momento en el cual el aire es liberado alsistema.

Compresores dinámicos:

El principio de funcionamiento de estos compresores se basa en la aceleraciónmolecular. El aire es aspirado por el rodete a través de su campana de entraday acelerado a gran velocidad. Después es descargado directamente a unosdifusores situados junto al rodete, donde toda la energía cinética del aire setransforma en presión estática. A partir de este punto es liberado al sistema.

Ambos sistemas pueden trabajar con una o varias etapas, en función de la presiónfinal requerida para el aire comprimido. En el caso de compresores multietápicos, elaire, al ser liberado de la primera etapa, pasa directamente a la segunda, donde elproceso descrito anteriormente se repite. Entre cada etapa, se instala unrefrigerador intermedio que reduce la temperatura de compresión hasta el valorrequerido por la etapa siguiente.

Cada grupo de compresores usa diferentes diseños para el proceso de compresión.A continuación explicaremos los principales de cada uno de ellos.


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COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

-COMPRESOR DE PISTÓN

-COMPRESOR DE TORNILLO-COMPRESOR DE PALETAS-COMPRESOR DE LÓBULOS O ÉMBOLOS ROTATIVOS-COMPRESORES SCROLL-BOMBAS DE VACÍO

COMPRESORES DINÁMICOS

-COMPRESORES CENTRÍFUGOS RADIALES-COMPRESORES CENTRÍFUGOS AXIALES

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

COMPRESOR DE PISTÓN:

En este tipo de compresores, el aire esaspirado al interior de un cilindro, por laacción de un pistón accionado por unabiela y un cigüeñal. Ese mismo pistón, alrealizar el movimiento contrario,comprime el aire en el interior delmencionado cilindro, liberándolo a la redo a la siguiente etapa, una vezalcanzada la presión requerida.

En la foto de la derecha, vemos el esquema de un compresor de pistón con doscilindros de ATLAS COPCO, donde se puede ver cómo el cilindro de la derecha, enun movimiento descendente, está aspirando el aire del exterior, mientras que elcilindro de la izquierda, con un movimiento ascendente, lo está comprimiendo.

Los compresores de pistón pueden ser lubricados o exentos de aceite. En el casode los compresores exentos, la cámara de aspiración y compresión queda aisladade cualquier contacto con el lubricante del compresor, trabajando en seco y evitandoque el aire comprimido se contamine con los lubricantes del equipo.

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COMPRESOR DE TORNILLO:

La tecnología de los compresores de tornillo se basa en eldesplazamiento del aire, a través de las cámaras que secrean con el giro simultáneo y en sentido contrario, de dos

tornillos, uno macho y otro hembra. Como se puede ver enel esquema, el aire llena los espacios creados entre ambostornillos, aumentando la presión según se va reduciendo elvolumen en las citadas cámaras.

El sentido del desplazamiento del aire es lineal, desde ellado de aspiración hasta el lado de presión, donde seencuentra la tobera de salida.

En el esquema inferior, se ve la sección de un conjuntorotórico, donde se pueden apreciar los tornillos en el interior

de la carcasa.

Este tipo de tecnología se fabrica en dos ejecucionesdiferentes, compresores de tornillo lubricado y compresoresde tornillo exento. La diferencia entre ambos estriba en el sistema de lubricación.

En el compresor de tornillo lubricado, se inyectaaceite en los rotores para lubricar, sellar y refrigerar elconjunto rotórico. Este tipo de compresor es el máshabitual en la industria, debido a que en la mayoríade las aplicaciones, el residual de aceite que quedaen la línea de aire comprimido no es un obstáculopara el proceso. En la foto inferior se puede ver uncompresor de tornillo lubricado de KAESER.

La ejecución de compresores exentos de aceite requiere de un diseño más complejoque en el caso anterior, debido a que no se puede inyectar aceite en el interior delos rotores. En este tipo de compresores, se busca suministrar aire sin contaminarpor el aceite de lubricación.

Esto no quiere decir que no requieran de lubricación,sino que entre los rotores no se inyecta lubricantealguno, haciendo que estos elementos trabajen enseco.

Para el proceso de compresión a presionessuperiores a 3 bar, se requiere de la instalación dedos unidades compresoras que trabajen en serie,accionadas por una caja de engranajes común. Comose puede ver en la foto inferior, correspondiente a un


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compresor de tornillo exento de BOGE, ambos conjuntos rotóricos estánconectados a un único motor por la citada caja de engranajes.

En la foto se aprecian los diferentes componentes; el "bloque compresor"comprende la caja de engranajes y las dos unidades compresoras.

COMPRESOR DE PALETAS:

Otro diseño dentro de los compresores de desplazamiento positivo, es el de losequipos que usan un rotor de paletas. El sistema consiste en la instalación de unrotor de paletas flotantes en el interior de una carcasa, situándolo de formaexcéntrica a la misma.


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Como se puede ver en este esquema de MATTEI,durante el giro del rotor, las paletas flotantes salen yentran desde su interior, formando unas cámaras entrerotor y carcasa, que se llenan con el aire.

Al estar situado el rotor en una posición excéntrica aleje central de la carcasa, las cámaras van creciendoen la zona de aspiración, llegando a producir unadepresión que provoca la entrada del aire. Según sedesplazan con el giro del rotor, las cámaras se vanreduciendo hacia la zona de impulsión, comprimiendoel aire en el interior.

En la foto de la derecha, se puede ver un rotor con sus paletas en un compresorHYDROVANE.

COMPRESOR DE LÓBULOS O ÉMBOLOS ROTATIVOS:

Otro compresor de desplazamiento positivo es el que usa unos rotores de lóbulos oémbolos rotativos. Para ilustrar con más precisión su funcionamiento, usaremos unesquema de los equipos de MPR.

El principio de funcionamiento está basado en el giro de dos rotores de lóbulos enel interior de la carcasa. Como se puede ver en la ilustración superior, los rotoresgiran de forma sincronizada y en sentido contrario, formando entre ellos unascámaras en las que entra el aire. En este caso, los lóbulos se limitan a desplazar el

aire, consiguiendo aumentar la presión en función de la contrapresión con la que seencuentran en la salida del equipo. Esta contrapresión viene dada por las pérdidaspor rozamiento y las necesidades de presión del sistema con el que trabaja. Estoscompresores son muy usados como soplantes, es decir, compresores de bajapresión.


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En este tipo de compresores, los rotores pueden ser bilobulareso trilobulares. También existe una ejecución similar que utilizaunos rotores de uña, como se puede ver en la imagen de laderecha perteneciente a un compresor de ATLAS COPCO.

El funcionamiento es el mismo que el explicado anteriormente,pero en este caso, por la forma especial de los rotores, lacámara de impulsión reduce su espacio para incrementar lapresión del aire. Estos compresores consiguen elevar lapresión a valores superiores a 7 barg.

COMPRESORES SCROLL:

Otra tecnología dentro del grupo de desplazamientopositivo, es la de los compresores tipo scroll. No son

equipos muy conocidos, pero tienen una aplicacióntípica en las aplicaciones exentas de aceite.

Estos compresores tienen un desplazamiento que sedenomina orbital. La compresión se realiza porreducción de volumen. El conjunto compresor estáformado por dos rotores con forma espiral. Uno de elloses fijo en la carcasa y el otro es móvil, accionado por elmotor. Están montados con un desfase de 180º, lo que permite que en sumovimiento se creen cámaras de aire cada vez más pequeñas.

En la foto de la derecha vemos una sección de un compresor scroll de ATLASCOPCO.

BOMBAS DE VACÍO:

Las bombas de vacío son también equipos dedesplazamiento positivo. Muchos de sus diseños sonusados indistintamente como compresores o comobombas de vacío. Existen bombas de vacío de pistón,tornillo, paletas o lóbulos.

El funcionamiento de todas ellas es similar al de sucompresor homólogo, pero con la característica de queestán pensadas para aspirar del interior de unrecipiente o red y no para comprimir el aire o gas queaspiran.

Como caso más excepcional, destacamos el diseño de las bombas de vacío deanillo líquido. Como se puede ver en el esquema del lado derecho, correspondientea una bomba de NASH, en estos equipos hay un rotor de paletas fijas, instalado de


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forma excéntrica en la carcasa de la bomba. En elinterior de la carcasa, hay un fluido que generalmentees agua. Cuando el rotor gira a su velocidad nominal, lafuerza centrífuga que ejerce sobre el fluido, hace queéste se pegue a las paredes internas de la carcasa,

formando con las paletas del rotor unas cámaras deaspiración y compresión, cuyo funcionamiento essimilar al del compresor de paletas.

En la foto inferior, se muestra una bomba de vacío deanillo líquido de FLOWSERVE SIHI.

COMPRESORES DINÁMICOS

COMPRESORES CENTRÍFUGOS RADIALES:

A este grupo pertenecen los compresorescentrífugos tradicionales. En estos equipos, elaire entra directamente en la zona central delrotor, guiado por la campana de aspiración. Elrotor, girando a gran velocidad, lanza el airesobre un difusor situado a su espalda y esguiado al cuerpo de impulsión.

En la foto de la derecha, se ve la sección deun compresor centrífugo de levitaciónneumática de BOGE. En dicha sección, se aprecian con claridad las dos etapas decompresión donde se encuentran alojados los rotores.

En estos compresores, el aire entra directamente por lacampana de aspiración (1) hacia el rotor (2) y difusor (3),saliendo a la siguiente etapa o a la red por la voluta (4).

Otro ejemplo se puede ver en la sección de una soplantecentrífuga de SULZER, donde se aprecia con detalle elrotor centrífugo instalado en el extremo del eje.

Un turbocompresor tradicional puede ser un equipo condos o más etapas de compresión. Entre cada etapa, estáninstalados unos refrigeradores diseñados para reducir latemperatura de compresión antes de que el aire llegue al siguiente rotor. En la fotoinferior, podemos ver un turbocompresor de INGERSOLL RAND, montado sobreuna bancada común al motor, refrigeradores y cuadro de control.


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Los turbocompresores suelen ser equipos pensados para grandes caudales,aunque en los últimos años, los fabricantes se han esforzado para diseñar equiposde tamaños reducidos y caudales más pequeños. Con estas premisas, ha aparecidouna nueva generación de compresores centrífugos de levitación magnética o de

levitación neumática.

COMPRESORES CENTRÍFUGOS AXIALES:

Estos equipos son menos comunes en laindustria. Se diferencian de los anteriores en queel aire circula en paralelo al eje. Los compresoresaxiales están formados por varios discos llamadosrotores. Entre cada rotor, se instala otro discodenominado estator, donde el aire acelerado por

el rotor, incrementa su presión antes de entrar enel disco siguiente. En la aspiración de algunoscompresores, se instalan unos álabes guía, quepermiten orientar la corriente de aire para que entre con el ángulo adecuado.

En la foto de la derecha, se puede ver un compresor axial de MAN, que trabaja encombinación con una etapa radial, donde se incrementa la presión a valoressuperiores.

En general, todos los compresores descritos en los diferentes grupos, se puedenadaptar a múltiples aplicaciones o normativas, como API o ATEX. Los fabricantes

añaden elementos adicionales para que cada equipo pueda trabajar en diferentesaplicaciones o estar equipados con los accesorios que el usuario final puedarequerir.


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CONCLUSIÓNES.

El conocimiento de los distintos tipos de compresores que actualmente utilizan lasempresas, es absolutamente necesario para el desempeño de un mecánico enmantención.

Es por ello que el presente trabajo tiene como finalidad entender de manerasencilla el funcionamiento de los compresores anteriormente descritos y de estaforma, comprender las nociones básicas para realizar las tareas que en el futurodeberemos enfrentar.

Los compresores de aire son dispositivos usados para proporcionar energíaeficiente a las herramientas y a la maquinaria de construcción. Los compresoresde aire pueden operarse por motores de combustión interna y su capacidad depresurizar el aire permite a la energía ser transmitida vía tubos o mangueras.Los compresores de aire son generalmente utilizados para transmitirle energía alos taladros de roca, a los martillos perforadores, a los motores de aire, a lasbombas, y a muchos más tipos de materiales de construcción. El uso decompresores le permite a los trabajadores perforar agujeros, cortar materiales,machacar roca, verter concreto vibrado, y se utiliza constantemente en otrasincontables aplicaciones de la construcción. Los distintos modelos existentes en laactualidad se diferencian unos de otros principalmente por el caudal que puedensuministrar a la red neumática

BIBLIOGRAFIA.

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informe compresores en refrigeracion

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