Los compresores Definición: Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los 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 sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
Compresor de aire
La capacidad real de un compresor es menor que el volumen desplazado del mismo, debido a razones tales como:
Caída de presión en la succión. Calentamiento del aire de entrada. Expansión del gas retenido en el volumen muerto. Fugas internas y externas.
Utilización: Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como: Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton. Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento. Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
Tipos: Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: 1. DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Compresores de embolo. Ventiladores compresores. Ventiladores no compresores. 2. DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, O DINAMICOS: Ventiladores centrífugos de flujo radial. Compresores de flujo axial. Compresores de flujo mixto. El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión de aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia a la aceleración de la masa (turbina).
Compresores de desplazamiento: Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorias. El compresor reciprocante tiene uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera. Los rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas o paletas y anillo de líquido. Cada uno con una carcasa, o con más elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como los lóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cada rotación. 1. Compresores alternativos: De pistón: Un compresor de pistón, compresor alternativo es un compresor de gases que funciona por el desplazamiento de un émbolo dentro de un cilindro (puede tener varios) movido por un cigüeñal para obtener gases a alta presión. El gas a comprimir entra, a presión ambiental, por la válvula de admisión en el cilindro, donde se comprime con el pistón, que tiene un movimiento alternativo mediante un cigüeñal y una biela, y se descarga, comprimido, por la válvula de descarga. Se utiliza en refinerías de petróleo, trasporte de gases (gasoductos), plantas químicas, plantas de refrigeración. Uno de sus usos es la fabricación, por soplado, de envases de vidrio o plástico, para líquidos.
Funcionamiento de un compresor de pistón
Compresor de émbolo oscilante
De diafragma: Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. 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 una 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 no 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.
2. Compresores rotativos: Multicelular: un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente. De tornillo: El funcionamiento de los compresores de tornillo, se basa en la existencia de dos tornillos paralelos que giran uno en sentido contrario al otro, engranando sus cavidades cóncava y
convexa, e impulsando el aire axialmente en forma continua y uniforme. Los rotores macho y hembra engranan con un juego mínimo; éste juego se sella con una mezcla de aire y aceite. Cuando los engranajes o rotores están girando, el aire es introducido a través de la válvula de admisión, el aceite es inyectado en el compresor, de forma que al girar los rotores, el espacio libre o juego que queda entre los labios de los rotores, se reduce progresivamente comprimiendo el aire atrapado. El aceite refrigera el aire, sella el juego y lubrica los rodamientos. Este aire atrapado al principio de los rotores, va pasando hasta el final de estos, como lo hace una máquina de moler, siendo expulsado hacia la válvula de salida. Los diferentes modelos de Compresores de Tornillo abarcan - Presión de 8 a 13 bares. - Potencia de 7.5 a 50 HP. - Caudal de 770 a 4350 L / min. - Flujo de aire continúo. -Su lubricación se establece como: funcionamiento en régimen hidrodinámico de los engranajes y secos o con entorno mixto aire aceite en los tornillos.
Roots: En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. Como ventaja presenta el hecho que puede proporcionar un gran caudal, lo que lo hace especial para empresas que requieren soplar, mover gran cantidad de aire, su uso es muy limitado. El accionamiento también se asegura exteriormente, ya que por la forma de los elementos y la acción del roce no es conveniente que los émbolos entren en contacto.
Compresores dinámicos: Estos compresores usan aspas que giran a alta velocidad produciendo la aceleración del aire. Esta aceleración de aire se dirige hacia un difusor provocando la presión. La energía total, en un flujo de aire en movimiento, siempre es constante. Cuando dicho flujo, atraviesa un orificio de mayor sección, la velocidad del mismo (energía cinética) se reduce, transformándose en presión. Así mismo, la presión estática es más elevada en el orificio de mayor sección. Según diseño, los compresores dinámicos pueden ser centrífugos (radiales), axiales y radiaxiales (mezcla de los diseños anteriores). En general estos tipos de compresores son más adecuados, para grandes caudales y presiones relativamente bajas, aun cuando en máquinas de múltiples etapas la presión puede aumentarse. Axial: La alta eficiencia y la capacidad más elevada son las únicas ventajas importantes que tienen los compresores de flujo axial sobre las maquinas alternativas, para las instalaciones estacionarias. Su tamaño y su peso menores no tienen mucha valor, tomando en cuenta, sobre todo, el hecho de que los precios son comparables a los de las maquinas alternativas diseñadas para las mismas condiciones. Las desventajas incluyen una gama operacional limitada, mayor vulnerabilidad a la corrosión y la erosión y propensión a las deposiciones. Radial: En un compresor radial del tipo que incluye un cárter que tiene una pluralidad de cilindros orientados radialmente en él, un cigüeñal montado rotatoria-mente en el cárter y ubicado en el centro de dichos cilindros, y pistones conectados a dicho cigüeñal y dispuestos en dichos cilindros, dicho cárter siendo del tipo "partido" que comprende dos mitades unidas entre sí en una interface que intersecta axialmente dichos cilindros, la mejora caracterizada porque comprende: camisas cilíndricas en cada uno de dichos cilindros, las que proporcionan una superficie deslizante para el respectivo pistón y sellan la interface entre las mitades del cárter; y medios para sellar un extremo de cada una de dichas camisas.
Partes del compresor El Compresor se compone de las siguientes partes: Un Cilindro (eje, pistones y cámara). Un Conjunto de Tapas (trasera y delantera). Un Conjunto de Válvulas (exteriores de conexión, e interiores de lengüeta y platos de válvula). Arandelas de gomas y Empacadoras. Conjunto de sellos (eje y tapa). Conjunto de Embrague (bobina, rotor, placa de arrastre). Al encender el equipo el compresor recibe una señal eléctrica proveniente de un interruptor incorporado al conjunto evaporador del equipo de aire acondicionado. A su vez, el embrague acciona todo el sistema de compresión (pistones, cámara, válvula, etc.). Como resultado, la baja presión del gas freón 12, proveniente del evaporador, es transformada en alta presión (presión de descarga). Este gas de alta presión es enviado al condensador. El compresor mantiene su funcionamiento hasta que la temperatura del sistema alcanza el nivel deseado, desactivándose mediante una señal recibida del termostato. Cuando la temperatura aumenta nuevamente, el termostato vuelve a accionar el compresor. En la figura de la página siguiente se observan las siguientes partes de un compresor Scroll: 1. tubería de descarga, 2. espira móvil, 3. espira fija 5. Tubería de aspiración, 6. Rotor, 7. Estator.
Mantenimiento Mantenimiento I 1. En el compresor reciprocante se encuentran más partes en movimiento y en contacto que prestan desgaste lo que ocasiona la necesidad de inspeccionar con mayor frecuencia, pero no necesita mano especializada. Además, debido a que trabaja a bajas revoluciones se logra una vida alta de las partes, combinado con una buena lubricación. 2. Los compresores de tornillos presentan menos partes en movimiento e inspección ya que el desgaste por contacto se presenta únicamente en los rodamientos los cuales trabajan a altas revoluciones. Existen partes críticas en estos equipos tales como el sistema de lubricación que exigen un alto cuidado en el aceite, filtro de aceite y separador aire/ aceite. 3. La mayoría de los fabricantes presentan el compresor de tornillo como una unidad compacta y montada sobre base, lo que hace que el compresor sea de fácil transporte e instalación y como su nivel de vibración es bajo no necesita cimientos especiales. Mientras en un compresor reciprocante se necesita fundación especial, aunque se tenga un balanceo perfecto.
Mantenimiento 2 1. Una importante ayuda para el mantenimiento, a lo cual no siempre se presta mucha atención, son los manuales de operación y mantenimiento que publica el fabricante. 2. Se debe registrar cuando menos lo siguiente: 1) temperatura y presiones de succión, descarga y entre etapas 2) temperaturas del agua de las camisas de entrada, salida y entre etapas 3) temperatura y presión de aceite para lubricar los cojinetes 4) carga, amperaje y voltaje del motor 5) temperatura ambiente 6) hora y fecha. 3. Es indispensable un registro diario del funcionamiento del compresor, en especial de los de etapas múltiples, para un mantenimiento eficiente. 4. Con ese registro, el supervisor puede observar cambios en la presión o temperatura que indican un mal funcionamiento del sistema. La corrección rápida evitara problemas serios más tarde. 5. Hay que seguir a siendo inspecciones frecuente de la parte abierta de la carcasa entre el cilindro y el depósito de aceite, con una luz negra, para ver si hay contaminación arrastre de aceite del depósito.