3.-
¿Para qué sirven?
En
cualquier circuito neumático, la parte más importante es aquella en donde se
produce el aire comprimido. Esta parte es el elemento llamado compresor.
Podría
definirse el compresor como una máquina o dispositivo que toma aire con unas
determinadas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada.
También se puede definir como una máquina de funcionamiento alternativo o
rotatorio que tiene por objeto la compresión de un fluido (aire generalmente)
para utilizar su fuerza de expansión debidamente regulada y transmitida al
lugar más idóneo.
4.-
Tipos.
5.-
Descripciones.
Compresores
de Émbolo.
Los compresores más
utilizados son los de embolo por su precio y flexibilidad de funcionamiento,
pues permite trabajar con caudales de diferentes magnitudes y con un amplio
rango de relación de compresión.
El
funcionamiento de este tipo de compresores es muy parecido al de un motor de un
automóvil. Un eje, en el que va una manivela (cigüeñal), acciona la biela que
produce un movimiento alternativo en el pistón. Al bajar el pistón, entra aire
por la válvula de aspiración. En ese momento la válvula de salida está cerrada.
Cuando el pistón desciende hasta el punto muerto inferior, las dos válvulas se
cierran. En este momento comienza la compresión del aire que ha entrado al
cilindro, debido al inicio del ascenso del pistón. Cuando este aire se ha
comprimido hasta el máximo, entonces se abre la válvula de salida. el aire
comprimido es descargado en el depósito y comienza a viajar hacia el circuito a
través de los conductos del mismo.
Para realizar la compresión de aire, los compresores de émbolo suelen
utilizar más de una etapa, Produciéndose en cada etapa un aumento de la presión
del aire. En la última etapa, el aire es expulsado a la presión final esperada.
Compresores de Pistón.
Como su nombre indica, el compresor de pistón
centra su funcionamiento en el movimiento de uno o varios pistones.
Lo que permite que funcionen los compresores de
pistón es el movimiento hacia adelante y hacia atrás de los pistones al
interior de un cilindro. El movimiento continuo del pistón se apoya en el uso
de un cigüeñal y una varilla de conexión que hará las veces de guía para el movimiento.
Los compresores de pistón pueden tener un único
cilindro que le dé una capacidad de compresión baja, aunque se les puede
agregar una mayor cantidad de cilindros, lo que aumente exponencialmente su
capacidad de compresión y el nivel de presión al que se somete el flujo dentro
de los compresores.
Cuando se tienen varios cilindros con varios
pistones, la presión del fluido aumenta de un cilindro a otro, es decir, en el
primer cilindro se le aplica una presión determinada al fluido, a esta presión
se le sumará la presión del segundo y así sucesivamente.
Compresor de
Diafragma.
Una
membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo, el aire no entra en contacto
con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará
exento de aceite.
El
movimiento obtenido del motor, acciona la 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.
Debido
a que el aire 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.
Compresores Rotativos.
Los Compresores rotativos
consiguen aumentar la presión del aire mediante el giro de un motor. El aire se
aspira cuando el rotor gira en un determinado sentido y después se comprime
dentro de la cámara de compresión que se origina en el compresor.
- En
el rango de 1 a 100 m3/s (según cual sea la razón de compresión) es el más
conveniente desde el punto de vista económico, pues basta una sola unidad. Se
le pueden conseguir variaciones relativamente grandes de la capacidad sin que
varíe mucho la presión de descarga.
- Ocupan
relativamente poco espacio.
- Flujo
continuo y sin pulsaciones.
- Se
pueden conectar directamente bien a un motor eléctrico o a
una turbina movida por vapor.
- Largos
periodos de tiempo entre reparaciones u operaciones de mantenimiento.
- No hay contaminación del
gas por aceite lubricante.
Compresor Multicelular o de Paletas.
Para
éste tipo de compresor el eje motor es excéntrico respecto al eje del estator y
concéntrico respecto al eje del rotor. El rotor gira deslizando sobre el
estator, con cinemática plana (radial), en forma excéntrica respecto a la
superficie cilíndrica interior del estator, estableciéndose un contacto que en el estator tiene
lugar sobre una única generatriz, mientras que en el rotor tiene lugar a lo
largo de todas sus generatrices.
El rotor es un cilindro hueco con estrías radiales
en las que las palas están sometidas a un movimiento de vaivén,
(desplazadores). Al producirse una fuerza centrífuga, las palas (1 ó más)
comprimen y ajustan sus extremos libres deslizantes a la superficie interior
del estator, al tiempo que los extremos interiores de dichas palas se desplazan
respecto al eje de giro.
La admisión del vapor se genera mediante la lumbrera de admisión
y el escape a través de la válvula de escape. El vapor rellena el espacio
comprendido entre dos palas vecinas y las superficies correspondientes del
estator y del rotor (cámara de trabajo), cuyo volumen aumenta durante el giro
del rotor hasta adquirir un valor máximo, y después se cierra y transporta a la
cavidad de impulsión del compresor, comenzando al mismo tiempo el desalojo del
vapor de la cámara de trabajo.
Compresores de Tornillo
Helicoidal.
Son
muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal prácticamente constante.
Son
relativamente nuevos y, además, caros, aunque debido a su bajo desgaste, a
largo plazo son muy ventajosos.
Son
muy silenciosos y proporcionan unos caudales de hasta 8 m3/min, junto con una
presión que oscila entre los 7 y los 14 bares.
El
funcionamiento de estos compresores se basa en el giro de dos tornillos helicoidales
que comprimen el aire que ha entrado por el orificio de aspiración, y lo
expulsan hasta el orificio de salida.
Compresor Roots.
El compresor Roots consiste en 2 rotores
de perfiles conjugados de 2 o más lóbulos, que pueden tener un desarrollo tanto
recto como helicoidal, y que se mueven en el interior de una caja sincronizados
mediante un par de engranajes. El movimiento lo recibe a través de una
transmisión, de engranajes, correas trapeciales múltiples o correa dentada, a
partir del cigüeñal.
Este tipo de máquina realiza la acción de
bombeo a volumen constante, de manera que la compresión del fluido se produce
por acumulación en el interior del colector de admisión. Por sus
características, el compresor Roots se presta a ser colocado tanto antes del carburador como después del
mismo.
Como todas las
máquinas de tipo volumétrico, presenta un buen rendimiento incluso a bajas
velocidades de rotación; sin embargo, debido a que el caudal es proporcional al
régimen de rotación, la relación de sobrealimentación varía notablemente con la
velocidad del motor.
En el caso de
compresores con rotores de 2 lóbulos, se produce cierta disminución de rendimiento
a un número de revoluciones bajo. Dicho inconveniente se reduce situando la
lumbrera de admisión oblicuamente con relación a los ejes de rotación de los
lóbulos.
Turbocompresor.
Los compresores de la mayoría de los turbocompresores
suelen ser de tipo centrífugo. Este tipo de compresor está formado por tres
componentes básicos: rueda del compresor, difusor y caja espiral. Sirviéndose
de la velocidad de rotación de la rueda, se introduce el aire axialmente y se
acelera a gran velocidad. El aire abandona la rueda del compresor en dirección
radial. El difusor frena el aire que fluye a gran velocidad, sin apenas
pérdidas, para aumentar tanto la presión como la temperatura. El difusor se
compone de la placa de apoyo del compresor y parte del alojamiento en espiral,
que a su vez recoge el aire y lo frena aún más antes de que llegue a la salida
del compresor.
El comportamiento operativo
del compresor se define normalmente mediante planos que reflejan la relación
existente entre la relación de presiones y el volumen o el caudal másico. La
sección del plano relativa a los compresores centrífugos está delimitada por
las líneas de sobrecarga y cierre y la velocidad máxima permitida del
compresor.
Turbocompresor Radial.
El aire a baja presión y con
baja velocidad proveniente de la tubería de succión, se introduce en la cavidad
interna u ojo de la rueda impulsora a lo largo de la dirección del eje del
rotor.
El aire es forzado a salir
radialmente hacia afuera por la acción de los álabes del impulsor y por la
fuerza centrifuga desarrollada en la rotación de la rueda.
El aire es descargado a una
alta velocidad, habiendo experimentado así mismo un aumento de temperatura y
presión.
Cuando deja la periferia de
la rueda es conducido a unos pasadizos situados en el cuerpo mismo del
compresor y que están esencialmente diseñados para reducir la velocidad del
aire. Estos dirigen el aire hacia la entrada del siguiente impulsor o, en caso
del último paso lo descarga a una cámara desde donde el aire pasa a la tubería de
descarga hacia el condensador.
Turbocompresor Axial
Los
compresores axiales más primitivos que se construyeron alrededor de 1900 por
Sir Charles Parsons, eran de baja relación de compresión y alcanzaban
rendimientos muy modestos, del orden del 55%, debido al desprendimiento de la
capa límite en el álabe, por lo que se abandonaron en favor de los compresores
centrífugos de varios escalonamientos por su más alto rendimiento, del orden
del 70 - 80%. Los primeros turbocompresores axiales de rendimiento aceptable
aparecen mucho más tarde; en 1926, A. A. Griffith establece los principios
básicos de su teoría del perfil aerodinámico para el diseño de compresores y
turbinas, y es a partir de aquí cuando se emprende el desarrollo de los
compresores axiales. Cuando se comparan los compresores axiales con las
turbinas axiales, las diferencias provienen de los propios procesos del flujo;
cuando el fluido se acelera rápidamente en un conducto sufre una pérdida
moderada de presión de remanso, pero cuando experimenta una rápida
desaceleración, que provoca un gradiente adverso de presión, se puede producir
desprendimiento del flujo y, en consecuencia, grandes pérdidas. Para limitar
estas pérdidas, es necesario mantener la relación de desaceleración del flujo a
través de las coronas de álabes en valores bajos, circunstancia que implica el
que para una relación de compresión dada, un turbocompresor axial tenga muchos
más escalonamientos que una turbina axial.
6.- Mantenimiento de Compresores
