4.1. OBTENCION DE AIRE COMPRIMIDO

Para su obtención se utilizan compresores, que elevan la presión del aire, a la deseada.

Compresor se entiende como un instrumento mecánico que reduce el volumen ocupado por un gas a través de cierta presión ejercida sobre él.

Se produce mediante los procesos de compresión dinámica y c. de desplazamiento.

Utilizando la clase apropiada de calidad del aire comprimido, puede optimizar el Proceso y reducir costos en consumo de energía.

Clases de calidad del aire comprimido según DIN ISO 8573-1

Clase Tamaño partículas

Densidad Agua Aceite

  max. en µm max. en mg/m3

Punto de rocio en °C

Agua Contenido residual de aceite en

        mg/m3 mg/m31 0,1 0,1 -70 3 0,012 1 1 -40 120 0,13 5 5 -20 880 14 15 8 3 6 55 40 10 7 7.8 256     10 9.4  

El aire comprimido resulta más factible producirlo a nivel industrial.

4.1.1 TIPOS DE COMPRESORES Y SU SELECCIÓN

4.1.1.1 RECIPROCANTES

El compresor reciprocante, también denominado recíproco, alternativo o de desplazamiento positivo, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de desplazamiento mecánico del pistón dentro del cilindro. En estos compresores la capacidad se ve afectada por la presión de trabajo. Esto significa que una menor presión de succión implica un menor caudal; para una mayor presión de descarga, también se tiene un menor caudal.

4.1.1.2 CENTRIFUGOS

El principio de funcionamiento de un compresor centrífugo es el mismo que el de una bomba centrífuga, su diferencial principal es que el aire o el gas manejado en un compresor es compresible, mientras que los líquidos con los que trabaja una bomba, son prácticamente incompresibles. Los compresores centrífugos pueden desarrollar una presión en su interior, que depende de la naturaleza y las condiciones del gas que manejan y es virtualmente independiente de la carga del procesamiento. Las condiciones que es preciso tomar en cuenta son:

1. La presión barométrica mas baja 2. La presión de admisión mas baja 3. La temperatura máxima de admisión 4. La razón mas alta de calores específicos 5. La menor densidad relativa 6. El volumen máximo de admisión 7. La presión máxima de descarga

La 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 la fatiga del impulsor. Los impulsores de los compresores centrífugos son por lo común motores eléctricos o turbinas de vapor o gas, con o sin engranajes de aumento de velocidad.

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

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

Las volutas convierten la energía cinética del gas desarrollada por los impulsores en energía potencial o presión. La caja es la cubierta en que van ajustadas las volutas 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 ser de hierro colado, acero estructural o fundición de acero.

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

1. el de cierre mecánico con anillo de carbón 2. el gas inerte 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. enfriamiento y desecación, 2. suministro de aire de combustión a hornos y calderas, 3. sopladores de altos hornos, cúpulas y convertidores, 4. transporte de materiales sólidos, 5. procesos de flotación, 6. por agitación y aireación, por ventilación, 7. como eliminadores y para comprimir gases o vapor

4.1.1.3 AXIALES

El compresor axial se desarrollo para utilizarse con turbinas de gas y posee diversas ventajas para servicios en motores de reacción de la aviación. Su aceptación por la industria para instalaciones estacionarias fue lenta; pero se construyeron varias unidades de gran capacidad para altos hornos, elevadores de la presión de gas y servicios en túneles aerodinámicos.

En los compresores de este tipo, la corriente de aire fluye en dirección axial, a través de una serie de paletas giratorios de un motor y de los fijos de un estator, que están concéntricos respecto al eje de rotación. A diferencia de la turbina, que también emplea los paletas de un motor y los de un estator, el recorrido de la corriente de un compresor axial va disminuyendo de área de su sección transversal, en la dirección de

la corriente en proporción a la reducción de volumen del aire según progresa la compresión de escalón a escalón.

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

Un compresor axial simple puede estar constituido teóricamente por varias etapas según sea necesario, pero esto puede producir que a determinadas velocidades las últimas etapas funcionen con bajo rendimiento y las primeras etapas trabajen sobrecargadas. Esto puede ser corregido ya sea con extracción de aire entre etapas o se puede conseguir mucha mayor flexibilidad y rendimiento partiendo el compresor en dos sistemas rotatorios completamente independientes mecánicamente, cada uno arrastrado por su propia turbina. El compresor de alta tiene paletas más cortos que el de baja y es más ligero de peso. Puesto que el trabajo de compresión de compresor de alta trabaja a mayor temperatura que el de baja se podrán conseguir velocidades más altas antes de que las puntas de los paletas alcancen su número de Mach límite, ya que la velocidad del sonido aumento a mayor temperatura. Por consiguiente el compresor de alta podrá rodar a mayor velocidad que el de baja.

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

PARA UNA ADECUADA SELECCIÓN DE UN COMPRESOR

Conocer su uso y requerimientos relativos a presión, aire exento de aceite, etc. Máxima y mínima demanda de aire. Condiciones ambientales. Cuál es el costo de la energía. Qué cantidad de calor puede recuperarse. Qué límites de disponibilidad de potencia existen. Qué experiencia tiene tanto el usuario como el personal de mantenimiento.

4.1.2 ALMACENAMIENTO Y REGULACION DEL AIRE COMPRIMIDO

Debido a su capacidad de reserva y amortiguación, el tanque de almacenamiento juega un papel preponderante dentro del proceso de instalación de aire comprimido. Almacena aire durante los periodos en los que la demanda alcanza su punto máximo, y a menudo se emplea para separar el condensado del aire comprimido.

Por eso es importante que el tanque de almacenamiento se dimensione de acuerdo a las especificaciones del sistema, y que se proteja de la corrosión y se inspeccione exhaustivamente con regularidad.

El método de regulación que se elija dependerá del sistema motriz del Compresor.

REGULACION DE LOS COMPRESORES.

El método de regulación que se elija dependerá del sistema motriz del Compresor.

Puesto que el consumo de aire en una instalación neumática no es constante, para la optimización del consumo de la energía primaria, se hace necesario que el funcionamiento de los Compresores pueda ser regulado.

El método de regulación que se elija dependerá del sistema motriz del Compresor, del tipo de utilización, de la pérdida de presión admisible etc.

5.1. FUNCIONAMIENTO EN VACIO.

Este método se emplea en Compresores de émbolo de gran tamaño; alcanzado el nivel de presión requerido en la aplicación, el elemento motriz del Compresor trabaja en “vacío”. Puede realizarse por puesta a escape, por aislamiento de la aspiración y por apertura de la aspiración.

Puesta a escape Aislamiento de la aspiración Apertura de la aspiración

FUNCIONAMIENTO A CARGA PARCIAL.

Utilizado en Compresores rotativos y centrífugos, puede realizarse por regulación de la velocidad de giro del motor y por regulación de la aspiración.

FUNCIONAMIENTO INTERMITENTE.

Es el método de regulación más utilizado en los Compresores de las instalaciones neumáticas industriales.

Un presostato regulado entre dos presiones, controla la puesta en marcha y parada del motor eléctrico que acciona el Compresor.

4.2 ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE SEGÚN SU USO

El acondicionamiento del aire comprimido empieza antes de su compresión instalando en la entrada del compresor un filtro que retiene cualquier partícula de polvo.

El conjunto de acondicionamiento del aire ó unidad de mantenimiento, se compone de :

Filtro de aire Regulador de presión Engrasador

FILTRO DE AIRE: El filtro de aire tiene como misión retener las impurezas que arrastra la corriente de aire comprimido (vapor de agua o aceite, polvo, carbonilla…)El filtro de aire no regula la presión. Debe limpiarse o sustituirse periódicamente, pues, cuando las impurezas retenidas en la materia filtrante obstaculizan el paso del aire, se aumentan las perdidas de carga. Por ello, la mayoría de los filtros son

transparentes y se ve el nivel de impurezas. Evidentemente, hay que realizar una limpieza periódica del mismo o sustituir cuando se necesario.

REGULADOR DE PRESIÓN: es un mecanismo que reduce la presión del aire de los conductos principales una vez que sale del compresor. Actúa tanto en presiones moderadas como cuando hay cambios bruscos de presión. Dispone de un manómetro en el que puede verse la presión a la que se ha ajustado.

ENGRASADOR: se instalará en aquellos ramales del circuito destinados a herramientas neumáticas (nunca en el de la pistola aerográfica ya que el aceite contamina la pintura). El engrasador añade al aire una pequeña cantidad de aceite pulverizado en finas gotas. La pulverización se basa en el efecto venturi.

En la simbología neumática, al grupo formado por el compresor, los conductos de aire comprimido y la unidad de mantenimiento se simboliza por un círculo con un punto en

el centro:

4.2.1 SECADO DE AIRE

SECADO POR ABSORCION

Procedimiento puramente químico. No se usa calor. El aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes.

En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con ésta y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante.

Características:

Instalación simple Reducido desgaste mecánico, porque el secador no tiene piezas móviles

No necesita aportación de energía exterior.

SECADO POR ADSORCION

Este principio se basa en un proceso físico.

El material de secado es granuloso con cantos vivos o en forma de perlas (dióxido de silicio), con el fin de adsorber el agua y el vapor de agua.

Disponiendo en paralelo dos secadores, se puede emplear uno para el secado del aire, mientras el otro se regenera (soplándolo con aire caliente).

SECADO POR ENFRIAMIENTO

Se hace enfriar el vapor de agua para obtener agua para luego poder separarla.Para eso el aire tiene que pasar por diferentes procedimientos:

El aire comprimido se seca pasando por el intercambiador (es un vaporizador). Se separa el agua. El aire preenfriado pasa por el grupo frigorífico (otro vaporizador) y se enfría más. Se separa el agua que quedaba.

4.2.2 LUBRICACION DE EQUIPO

Aplicaciones

Herramientas neumáticas, cilindros y actuadores, herramientas de corte, unidades de avance, cojinetes, rodamientos, electrodos para soldadura. Otros posibles usos son la lubricación por pulverización sobre el punto o con cepillos:

Pulverización con aire (ensamblaje de herramientas). Engrase de pequeñas partes (líneas de producción). Lubricación de cadenas.

Principio

Los inyectores de aceite y las microbombas miden y reparten el lubricante. La mezcla del aceite con el aire se realiza en el momento de inicio de la circulación del flujo. La cantidad de aceite se ajusta con el casquillo dosificador del inyector. La microbomba puede usarse para una gran cantidad de sistemas de lubricación.

Componentes

Inyectores de aceite. Depósito. Cuando el sistema requiere pocos puntos de lubricación, es posible

combinar varias cabezas inyectoras con un depósito de lubricante central.

Ventajas

Cantidad óptima para cada punto de lubricación independientemente de la longitud de línea y sección.

Suministro de lubricante desde un depósito central, incluso a través de una línea con aceite a presión en el caso de cabezas inyectoras.

Los elementos de regulación pueden actuar individualmente o por grupos. Rápidas cadencias de pulsos. Medidas reducidas. Ecológico: No hay aceite en el aire extraído.

4.2.3 AIRE PARA LIMPIEZA DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

En la industria se utiliza para limpiar:

Intercambiadores Soplado de tuberías Limpieza superficial para equipo electrodoméstico Para computadoras

4.2.4 ESTERILIZACIÓN DE AIRE

Métodos

Filtración Inyección de gas (ozono) Depuración de gas Calor

En filtración se usaban filtros en profundidad de lana de vidrio, las partículas son atrapadas por efectos de inercia, difusión, gravedad y atracción electrostática.

Actualmente, se usan filtros de cartuchos de membranas. Poseen una estructura de esteres de celulosa, polisulfona o nylon.

BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos23/bombas-y-compresores/bombas-y-compresores.shtml#compresor

http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_reciprocante

http://www.etitudela.com/profesores/ats/downloads/microsoftwordtema2.pdf

http://efamoratalaz.com/recursos/1%C2%BAEl-Fluidos-T2.pdf