Compresores

La práctica industrial moderna requiere, para múltiples usos, la compresión de gases y vapores. El accionamiento de herramientas neumáticas y mecanismos de potencia, el enfriamiento intenso y concentrado, la limpieza, etc. son aplicaciones corrientes que demandan aire comprimido. Otros gases deben ser comprimidos para usos médicos (O2), extinción de incendios (CO2 y otros), soldadura (O2, argón, acetileno, butano, etc.), domésticos (G.L.P). Por otra parte, los equipos de refrigeración requieren la compresión de vapores.

Cuando las elevaciones de presión son reducidas (por ejemplo, que las presiones absolutas de admisión y descarga de la máquina cumplan pdesc/padmis < 1,1), las máquinas utilizadas son llamadas ventiladores. En esos casos, la densidad del gas suele no variar más de un 5%, por lo que a muchos efectos puede ser supuesto incompresible.

Cuando es relación es del orden de 1,5 a 2, es frecuente llamarlas sopladores o soplantes. Para relaciones mayores, se llaman compresores. Se supondrá, en lo sucesivo, que el proceso es tal que el fluido debe considerarse compresible, es decir, que su densidad varía más de un 5 %. En las aplicaciones industriales más extendidas, variará más de 4 ó 6 veces su valor inicial.

En el siguiente esquema se clasifica los tipos de compresores más utilizados en la industria

Simple efecto

Reciprocantes Doble efecto

De desplazamiento positivo

Rotativos De paletas deslizantes

De tornillo

De lóbulos

De anillo líquido

Centrífugo Scroll

Dinámicos

Axial

COMPRESORES RECIPROCANTES

El funcionamiento de los compresores reciprocantes puede esquematizarse así:

1. El fluido entra a una cámara cerrada de volumen variable.

2. Mediante la entrega de trabajo desde el exterior se reduce el volumen de la cámara, por movimiento de una o más paredes de ésta.

3. Se extrae el gas con volumen específico reducido, o sea, con mayor presión.

Este movimiento involucra grandes fuerzas de inercia, con aceleraciones y desaceleraciones violentas en cada carrera. Con los compresores rotativos se busca eliminar las fuertes vibraciones características de los reciprocantes, así como poderlos fabricar con menor cantidad de material y menos problemas de mantenimiento.

En todos los compresores mencionados el caudal de gas comprimido es sensiblemente independiente de la presión. No ocurre esto con los llamados compresores centrífugos o turbo compresores, en los cuales al variar la presión de descarga varía (en sentido inverso) el caudal. Estos compresores, de construcción similar a las bombas centrífugas o máquinas axiales, son de aplicación industrial mucho menos extendida en nuestro país. Se utilizan para presiones no muy altas y caudales muy grandes lo que hace que estas máquinas requieran muy alta precisión en su construcción y montaje; el alto costo resultante hace que se justifiquen sólo para aplicaciones de gran escala.

Generalidades sobre compresores reciprocantes.

La cámara de compresión está constituida por un cilindro de sección circular, con una "tapa" fija ("cabeza" o "culata") y otra móvil l ("pistón") (Ver Fig. 1). Sendas válvulas de admisión y escape permiten el acceso del gas a comprimir y la salida del gas comprimido.

Un motor hace girar un cigüeñal o excéntrica. A través de una biela, el pistón adquiere un movimiento alternativo entre las dos posiciones extremas, de velocidad nula, llamadas punto muerto superior (P.M.S.) la más alejada del cigüeñal y punto muerto inferior (P.M.I.) la otra.

Un diseño alternativo es el de los cilindros de doble efecto. En estos hay cámaras de compresión en ambos lados del pistón (ver Fig. 2). Se realiza la compresión del gas tanto en el desplazamiento en un sentido como en el otro (no se trata de la misma porción de gas sino que ambas cámaras operan en paralelo). En este caso la biela está unida a un vástago cuyo movimiento es alternativo pero siempre axial; se posibilita así el cierre con la adecuada estanqueidad de la cámara posterior (la del lado del P.M.I.). El pasaje del vástago a través de la tapa posterior se hace estanco mediante un sistema de sellado (por ejemplo, empaquetadura y prensaestopas). La presencia del vástago hace que el volumen desplazado por el pistón en una de las cámaras sea algo menor que en la otra.

COMPRESORES VOLUMÉTRICOS ROTATIVOS

Los compresores volumétricos rotativos fueron desarrollados para evitar las fuertes aceleraciones y deceleraciones que, en los reciprocantes, requieren dimensionados muy exigentes para carcazas, bielas,

...