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Tipos de Aparatos Sometidos a Presin sin FuegoCompresores. Parte 1 - Introduccin y Compresores Alternativos

Un compresor es una mquina capaz de elevar la presin del gas que maneja. En la industria la misin de los compresores es:

Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos;Proveer de aire para combustin;Recircular gas a un proceso o sistema;Producir condiciones idneas para que se produzca una reaccin qumica;Producir y mantener niveles de presin adecuados por razones de proceso de torres;Alimentar aire a presin para mantener algn elemento en circulacin.Existen diferentes tipos de compresores, pero los utilizados en industria son: Alternativos (de simple o de doble efecto y de una o dos etapas); Centrfugos (de varias etapas); Rotativo (de tornillo)

Compresores alternativos

Los compresores alternativos son mquinas de desplazamiento positivo en las cuales sucesivas cantidades de gas quedan atrapadas dentrode un espacio cerrado y, mediante un pistn, se eleva su presin hasta que se llega a un valor de la misma que consigue abrir las vlvulas dedescarga.

El elemento bsico de compresin de los compresores alternativos consiste en un solo cilindro en el que una sla cara del pistn es la queacta sobre el gas (simple efecto).

Existen unidades en las que la compresin se lleva a cabo con las dos caras del pistn (doble accin), actuando de la misma forma que situvieramos dos elementos bsicos de simple efecto trabajando en paralelo dentro de una misma carcasa.

En el diagrama que presentamos a continuacin podemos estudiar el funcionamiento bsico interno de este tipo de compresores. El ciclo detrabajo del compresor se divide en cuatro etapas que son las que se reflejan en el grfico:

A) Comienzo de la compresin. El cilindro se encuentra lleno de gas.B) Etapa de compresin. El pistn acta sobre la masa de gas reduciendo su volumen original con un aumento paralelo de lapresin del mismo. Las vlvulas del cilindro permanecen cerradas.C) Etapa de expulsin. Justo antes de completar la carrera de compresin la vlvula de descarga se abre (2). El gascomprimido sale del cilindro, debido a su propia presin, a travs de la vlvula de descarga. Antes de alcanzar el final decarrera (3) la vlvula de descarga se cierra dejando el espacio libre del cilindro lleno de gas a la presin de descarga.D) Etapa de expansin. Durante esta etapa tanto la vlvula de descarga como la de entrada permanecen cerradas. El pistncomienza la carrera de retoceso pasando de (3) a (4), el gas contenido dentro del cilindro sufre un aumento de volumen conlo que la presin interior del sistema se reduce. Antes de llegar al punto (4) la vlvula de admisin al cilindro se abre.E) Etapa de admisin. El pistn durante esta etapa retrocede provocando una depresin en la interior del cilindro que escompensada por la entrada de gas fresco a travs de la lnea de admisin. Justo antes de llegar al punto inferior de la carrerala vlvula de admisin se cerrar, volviendo al estado A) con lo que comienza un nuevo ciclo.

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Este tipo de compresores usa vlvulas de tipo automtico accionadas por resortes, que abren solamente cuando existe la suficiente presindiferencial sobre la misma. Las vlvulas de admisin abren cuando la presin dentro del cilindro es ligeramente inferior a la presin de entradadel gas. Las vlvulas de escape abren cuando la presin en el cilindro es ligeramente superior a la presin en la lnea de descarga.

En ciertas aplicaciones se hacen necesario el empleo de altas relaciones de compresin (relacin entre la presin absoluta de admisin delgas y la presin absoluta del gas en la descarga) haciendo complicado el verificar la compresin en una sola etapa debido a la altatemperatura alcanzada por el gas en la descarga.

As se hace necesario recurrir a combinar en serie varios elementos bsicos de compresin configurando as una unidad multietapa, en la quela compresin del gas se verificar en dos o ms pasos. El gas normalmente se refrigera entre etapas con objeto de reducir su temperatura yvolumen antes de entrar en la siguiente etapa.

Cabe hacer notar que cada etapa est constituida por un compresor en s mismo. Este se dimensiona para operar en serie con uno o mselementos compresores bsicos y aunque todos ellos pueden estar alimentados de una misma fuente de energa, siguen siendo compresoresseparados.

Caractersticas

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


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

Los cilindros de compresin son generalmente del tipo lubricado, aunque si la necesidades del proceso lo requieren se puede ir a un tipo nolubricado.

En compresores donde la relacin de compresin es muy elevada, la compresin se realiza en varios pasos. De esta forma se pretende reducirel 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 mviles que provocan vibraciones en el equipo, seinstalan sistemas de equilibrado del equipo, tales como volantes de inercia, cigeales contrarrotantes, etc.

Los compresores alternativos deben ser alimentados con gas limpio, recomendose el uso de filtros en la alimentacin. No permiten trabajarcon gases que puedan arrastrar gotas de lquido con ellos, aunque s con vaporizado siempre que no exista el riesgo de condensacin dentrodel cilindro. La presencia de lquido dentro del cilindro es peligrosa para el equipo, ya que al ser incompresible el cigeal de la mquina puederesultar daado al intentar hacerlo. Adicionalmente la lubricacin de las paredes del cilindro puede ser destruida por el lquido que pudieraentrar en l. Para solucionar el problema en la alimentacin al compresor se instalan depsitos separadores de gotas, en los que se retira elposible contenido lquido que pudiera arrastrar el gas de alimentacin.

Los compresores alternativos suministran un flujo pulsante de gas. En algunas aplicaciones esto es contraproducente por lo que se dispone deeste problema se soluciona disponiendo a la salida del compresor un depsito antipulsante, en el que se atenan las variaciones de presin enel flujo.

Elementos de un compresor alternativo:

En un compresor alternativo existe gran cantidad de elementos, de los que slo se presentarn los ms generales.

Los cilindros: Dependiendo del tipo de compresor, stos pueden ser de simple o doble efecto, segn se comprima el gas por una o las doscaras del pistn. Pueden existir, adems, uno o varios cilindros por cada una de las etapas que tenga el compresor.

La hermeticidad durante la compresin se mantiene gracias a la accin de los segmentos del pistn. Estos elementos consistirn en unosfinos aros metlicos abiertos ubicados en la pared del cilindro, dentro de unas pequeas hendiduras dispuestas para tal fin. El segmento porsu diseo se encontrar haciendo presin en todo momento contra la pared cilindro minimizando as las prdidas perimetrales proporcionandola hermeticidad requerida en el equipo.

Las vlvulas: Las vlvulas son mecanismos automticos colocados en la aspiracin e impulsin de cada uno de los cilindros que permiten elflujo del gas en una sola direccin, bien sea hacia dentro del cilindro (aspiracin), bien hacia fuera del mismo (impulsin). Estos mecanismosactan por diferencia de presin, aunque en ciertas condiciones pueden ser ayudadas por resortes.

En la operacin de los compresores es imprescindible evitar la entrada de lquido en los cilindros, dado que las vlvulas sufren enormementeen estos casos, siendo la principal causa de ruptura de las mismas.

Por construccin de los compresores, las vlvulas, en la mayora de los casos, permiten la utilizacin variable de los compresores,generalmente entre el 0%, 25%, 50%, 75% y 100% de la carga total del mismo.

-Sistemas de lubricacin: Los compresores alternativos poseen dos circuitos diferentes de lubricacin:


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Del crter: Lubricacin de la zona donde se ubica el cigeal del compresor.Este elemento se encargar de transformar el movimiento rotativo del motor que mueve el compresor en el movimiento lineal de lospistones.De cilindros y estopadas, mediante sistema de goteo.

-Sistema de filtros: Resulta de vital importancia para el correcto funcionamiento de los compresores que los filtros estn dentro de lascondiciones de trabajo de los mismos. Por ello es necesario vigilar que las prdidas de carga en los filtros estn dentro de las establecidas,pues de lo contrario implica que el filtro est sucio con la consiguiente prdida de eficiencia del mismo y del propio compresor disminuyendosu aspiracin.

Principales configuraciones de compresores alternativos


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Modo de operacin de los compresores alternativos

Es interesante recordar los principales puntos de actuacin en la operacin de un compresor alternativo. Para una explicacin ms detallada yconcreta de cada uno de los equipos de la industria nos remitimos a los correspondientes procedimientos de operacin:

Puesta en marcha:

Los circuitos de refrigeracin, de aceite de lubricacin del crter y de los cilindros y estopadas deben estar convenientemente llenos yalineados para operar. Poner en marcha el sistema de calentamiento de aceite de lubricacin. Ventear adecuadamente todos loscircuitos mencionados de refrigeracin y lubricacin.Los venteos y drenajes se debern alinear al colector de la antorcha o al lugar dispuesto convenientemente, para evitar que seproduzcan arrastres de lquido.Conectar el calentador elctrico del motor principal en servicio.Abrir las vlvulas de aspiracin e impulsin del compresor y revisar el alineamiento del circuito de trabajo.Situar la capacidad del compresor al 0%, para que el motor de arranque con el mnimo par posible. Una vez en marcha la puesta encarga del compresor debe realizarse escalonadamente, dejando un lapso de tiempo entre escaln y escaln hasta que el sonido delcompresor se estabilice y continuar, en ese caso, con el siguiente escaln de carga.

Paro del compresor:

Reducir la carga del compresor de forma progresiva y escalonada, de forma inversa a la comentada en la puesta en marcha.Parar el compresor


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Drenaje de los puntos bajos del compresor.Si se va a mantener el compresor en stand-by mantener los calentadores de aceite conectados, la calefaccin del motor elctrico yel agua a temperatura de servicio.

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