Compresores

Compresores y secadores

INTRODUCCION

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.

ANTECEDENTES

Los antiguos herreros solían gritar y rugir para intensificar su fuego y de esta forma facilitaban forjar el hierro, y aunque no se consideren el primer antecedente a los compresores de aire actuales, sí lo fueron. Los gritos y rugidos inhalaban aire en su expansión, luego se exhala mediante una pequeña apertura al final, logrando controlar la cantidad de aire a una locación específica. Con el tiempo se mejoró la forma de soplado, de modo que los griegos y romanos utilizaban fuelles para la forja de hierro y se sabe de diversos mecanismos hidráulicos y de fuelle para accionar órganos musicales.

Durante el siglo diecisiete, el ingeniero físico alemán Otto von Guericke experimentó y mejoró los compresores de aire. En 1650, Guericke inventó la primera bomba de aire, la cual podía producir un vacío parcial y él mismo uso esto para estudiar el fenómeno del vacío y el papel del aire en la combustión y la respiración.

1943. Los primeros mineros utilizaron motores de vapor para producir suficiente presión para operar sus taladros, incluso cuando dicho dispositivos probaban ser extremadamente peligrosos para los mineros. Con la invención del motor de combustión interna, se creó un diseño totalmente nuevo para los compresores de aire. En 1960 los lava-autos de auto-servicios, alta-presión y “hazlo tú mismo” se hicieron populares gracias a los compresores de aire.

DEFINICIÓN

Un compresor es una máquina de fluido que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. En cuanto a la presión de salida, los compresores se clasifican generalmente como máquinas de alta presión.

COMPONENTES PRINCIPALES

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 Empaques.

• Conjunto de sellos (eje y tapa).

• Conjunto de Embrague (bobina, rotor, placa de arrastre).

OBJETIVOS DEL COMPRESOR

En la industria la misión de los compresores es:

 Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos;

 Proveer de aire para combustión;

 Recircular gas a un proceso o sistema;

 Producir condiciones idóneas para que se produzca una reacción química;

 Producir y mantener niveles de presión adecuados por razones de proceso de torres;

 Alimentar aire a presión para mantener algún elemento en circulación.

CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES

Los compresores se clasifican según el método de compresión.

Tipos de compresores:

Compresor de embolo alternativo.

• Compresor de embolo.

• Compresor de membrana.

Compresor de embolo giratorio.

• Compresor de paletas.

• Compresor de tornillos.

• Compresor Roots.

Compresor de flujo.

• Compresor radial.

• Compresor axial.

COMPRESOR ALTERNATIVO O DE EMBOLO

Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de la presión de descarga. Estos compresores rara vez se emplean como unidades individuales, salvo que el proceso requiera funcionamiento intermitente.

Los compresores alternativos pueden ser del tipo lubricado o sin lubricar. Si el proceso lo permite, es preferible tener un compresor lubricado, porque las piezas durarán más.

Hay que tener cuidado de no lubricar en exceso, porque la carbonización del aceite en las válvulas puede ocasionar adherencias y sobrecalentamiento.

Los compresores alternativos de embolo se clasifican:

Según la fase de compresión en:

 Monofásico o de simple efecto, cuando el pistón realiza una sola fase de compresión (la acción de compresión la ejecuta una sola cara del pistón).

 Bifásico, de doble efecto o reciprocante cuando el pistón realiza doble compresión (la acción de compresión la realizan ambas caras del pistón).

Según las etapas de compresión se clasifican en:

1. Compresores de una etapa cuando el compresor realiza el proceso de compresión en una sola etapa.

2. Compresores de varias etapas cuando el proceso de compresión se realiza en más de una etapa por ejemplo una etapa de baja presión y una etapa de alta presión.

COMPRESORES ROTATIVOS O CENTRÍFUGOS

Los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases mediante ruedas de paletas.

Los ventiladores son compresores centrífugos de baja presión con una rueda de paletas de poca velocidad periférica (de 10 a 500 mm de columna de agua; tipos especiales hasta 1000 mm). Las máquinas soplantes rotativas son compresores centrífugos de gran velocidad tangencial (120 a 300 m/seg.) y una relación de presiones por escalón p2/p1 = 1,1 a 1,7. Montando en serie hasta 12 ó 13 rotores en una caja puede alcanzarse una presión final de » 12kg/cm2, comprimiendo aire con refrigeración repetida.

Compresores de paletas deslizantes

Este tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad cilíndrica dentro de la cual esta ubicado en forma excéntrica un rotor con ranuras profundas, unas paletas rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el rotor la fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del cilindro. El gas al entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de la cavidad cilíndrica es comprimidad al disminuir el volumen de estos espacios durante la rotación.

Compresores de pistón líquido

El compresor rotatorio de pistón de liquido es una maquina con rotor de aletas múltiple girando en una caja que no es redonda. La caja se llena, en parte de agua y a medida que el rotor da vueltas, lleva el líquido con las paletas formando una serie de bolsas. Como el liquido, alternamente sale y vuelve a las bolsas entre las paletas (dos veces por cada revolución). A medida que el líquido sale de la bolsa la paleta se llena de aire. Cuando el líquido vuelve a la bolsa, el aire se comprime.

Compresores de lóbulos (Roots)

Se conocen como compresores de doble rotor o de doble impulsor aquellos que trabajan con dos rotores acoplados, montados sobre ejes paralelos, para una misma etapa de compresión. Una máquina de este tipo muy difundida es el compresor de lóbulos mayor conocida como "Roots", de gran ampliación como sobre alimentador de los motores diese¡ o sopladores de gases a presión moderada.

Los rotores, por lo general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante engranajes exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los lóbulos y la carcasa; con el movimiento de los rotores de la máquina, por donde sale, no pudieron regresarse debido al estrecho juego existente entre los lóbulos que se desplazan por el lado interno.

Compresores de tornillo

La compresión por rotores paralelos puede producirse también en el sentido axial con el uso de lóbulos en espira a la manera de un tornillo sin fin. Acoplando dos rotores de este tipo, uno convexo y otro cóncavo, y haciéndolos girar en sentidos opuestos se logra desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lobulos y la carcasa.

Las revoluciones sucesivas de los lobulos reducen progresivamente el volumen de gas atrapado y por consiguiente su presión, el gas asi comprimido es forzado axialmente por la rotación de los lobulos helicoidales hasta 1ª descarga.

COMPRESOR RECIPROCANTE

El funcionamiento de los compresores Reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

1. Compresión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen cerrada.

2. Descarga, luego de que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succión permanece cerrada.

3. Expansión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presión del vapor de succión (Ps).

4. Succión,

...