Separadores

Compresores:

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.

El funcionamiento básico

En su forma más simple, el inflador de bicicleta es un compresor. Al empujar un lado, el aire en el otro lado es comprimido si la salida es tapada o conectada al neumático. El aire frío entra el compresor donde la energía usada para comprimirlo es convertida a un aumento de presión y temperatura, reduciendo el volumen final. Para los que hemos inflado neumáticos a cuatro mil metros sobre el nivel del mar, es fácil comprender que entre más denso el aire de la entrada (o mayor presión), más presión saldrá de esta operación. Este concepto nos lleva a los compresores de dos etapas.

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 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 de compresores

El compresor de desplazamiento positivo

Estos compresores son los más conocidos y comunes. Para verlos aquí y observar sus diferencias los dividimos en dos tipos diferentes. Los Rotativos (lóbulos, tornillo o paletas) y los Alternativos (pistones).

 Compresores rotativos de Lóbulos

Los compresores de lóbulos tienen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados por engranajes.

 Características

Producen altos volúmenes de aire seco a relativamente baja presión.

Este sistema es muy simple y su funcionamiento es muy parecido a la bomba de aceite del motor de un auto donde se requiere un flujo constante.

Tienen pocas piezas en movimiento.

Son lubricados en general en el régimen de lubricación hidrodinámica aunque algunas partes son lubricadas por salpicadura del aceite. A veces los rodamientos o cojinetes pueden estar lubricados por grasas.

 Compresores rotativos tipo Tornillo

Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazados que rotan paralelamente con un juego o luz mínima, sellado por la mezcla de aire y aceite.

 Características

Silencioso, pequeño, bajo costo

Flujo continúo de aire

Fácil mantenimiento

Presiones y volúmenes moderados

Operación: Al girar los tornillos, el aire entra por la válvula de admisión con el aceite. El espacio entre los labios es progresivamente reducido al correr por el compresor, comprimiendo el aire atrapado hasta salir por la válvula de salida.

En los compresores a tornillo húmedos los engranajes y tornillos son lubricados por el aceite que actúa también como sello. Típicamente tienen filtros coalescentes para eliminar el aceite del aire o gas comprimido.

Los compresores a tornillo secos (“oil-free”) requieren lubricación de sus engranajes, cojinetes y/o rodamientos pero los tornillos operan en seco.

Los tornillos normalmente operan en el régimen de lubricación límite y mixta mientras los engranajes trabajan con lubricación hidrodinámica.

Lubricante: Los compresores lubricados con inyección de aceite utilizan aceites R&O (resistente a oxidación por lo que trabaja entre 80° C y 120° C y con aditivos contra la corrosión) y aceites hidráulicos AW (anti desgaste). Los engranajes son lubricados por salpicadura con aceite R&O. Típicamente utilizan viscosidades entre ISO 32 e ISO 68 de acuerdo a la temperatura del ambiente, la velocidad de giro y el tamaño de sus tornillos y luz.

El aceite tiene que tener una buena capacidad antiespumante y buenas características de enfriamiento por la alta velocidad y temperatura de operación.

El índice de viscosidad natural del aceite tiene que ser alto para evitar cizallamiento y sellar los tornillos. Un aceite que utiliza muchos polímeros para mantener su índice de viscosidad sufrirá más cizallamiento y no sellará tanto como uno con un índice natural alto (grupo II, sintetizado o sintético tradicional)

Los aceites hidráulicos (AW) formulados con aceite básico API grupo I no deberían ser utilizados sobre 70° C por su oxidación. Caso contrario se tendrá que cambiar aceite con mayor frecuencia y limpiar los residuos de oxidación, resinas y polímeros de las superficies y cojinetes. Estos depósitos son muy difíciles de eliminar de los enfriadores (intercambiadores de calor) del aceite.

En sistemas que tienen cojinetes de plata no se debe usar aceites AW con aditivos tradicionales de zinc y fósforo por el daño que hace el zinc a la plata.

 Compresores rotativos tipo Paletas

En el compresor rotativo a paletas el eje gira a alta velocidad mientras la fuerza centrifuga lleva las paletas hacia la carcasa (estator) de afuera. Por la carcasa ovalada, continuamente entran y salen por canales en su rotor. Este sistema es parecido a la bomba hidráulica a paletas como la bomba utilizada en la dirección hidráulica del auto.

Por la excentricidad de la cámara, los compartimientos llenos de aire entre paletas se achican entre el orificio de entrada y el de salida

El lubricante sella las paletas en el rotor y contra el anillo de la carcasa.

 Características

Silencioso y pequeño

Flujo continúo de aire

Buen funcionamiento en frío

Sensibles a partículas y tierra

Fácil mantenimiento

Presiones y volúmenes moderados

Los cojinetes del rotor trabajan en un régimen de lubricación hidrodinámica mientras las paletas frotan sobre el anillo de la carcasa en lubricación hidrodinámica y límite.

Por lo que mucho del régimen de lubricación es límite, se requiere aceite con aditivos AW (anti-desgaste) inyectado o pasado por conductos con el aire. Típicamente se usa aceite hidráulico ISO (VG) 32, 46 o 68; aceite hidráulico SAE 10W; o aceite de motor. Los aceites de motor tienen la ventaja que absorben la humedad y condensado para llevarla con el aire, (evitando chupar agua decantada en el fondo) pero la desventaja que un exceso de humedad puede causar la precipitación de sus aditivos o corrosión si el compresor queda parado mucho tiempo con aceite contaminado.

Adicionalmente a la necesidad de aditivos anti desgaste, se requiere un aceite de buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, ya que estos compresores pueden llegar a 200° C. Estas temperaturas requieren un índice de viscosidad natural muy alto para mantener su viscosidad y evitar cizallamiento. Cualquier depósito de barniz que resulta de la oxidación del aceite puede llenar las ranuras del rotor, evitando el suave y seguro movimiento de las paletas.

Por lo que la fuerza centrifuga gira las partículas de tierra hacia la carcasa y el anillo (pista) de la carcasa, la vida útil depende mucho del filtro de aire, el grosor de la película de aceite y la cantidad de aditivos AW.

La lubricación es a pérdida. Este aceite va con el aire y por ende es ideal para sistemas de lubricación a goteo, lubricación neumática, etc.

 Compresores de movimiento alternativo tipo pistón

El compresor a pistón es semejante al motor de combustión del auto y puede ser de efecto simple para baja presión o doble para alta presión.

 Características

Ruidoso y pesado

Fluido de aire intermitente

Funciona en caliente (hasta 220° C)

Necesita mantenimiento costoso periódico

Alta presión con moderado volumen

Son divididos en dos clases:

Los de efecto simple: Baja presión, normalmente usado en talleres para pintar, soplar, inflar neumáticos, operar herramientas neumáticas, etc.

Los de efecto doble (Duplex): Usados para altas presiones en sistemas de compresión de gases a licuados, etc.

Los cojinetes trabajan en el régimen de lubricación hidrodinámica, mientras los pistones y las válvulas trabajan en el régimen de lubricación límite y mixta.

Los compresores a pistón de efecto simple típicamente son lubricados por salpicadura del cárter con aceites R&O o aceites hidráulicos con aditivos AW. Estos aceites no deben tener detergentes/dispersantes (como tienen los aceites de motor) por lo que estos aditivos absorban la humedad condensada y causan herrumbre. Los aceites R&O

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