Neumatica

1.- PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE

El componente principal de producción de aire es, sin lugar a dudas, el compresor. Este elemento se encarga de captar el aire atmosférico de su entorno, elevar la presión del mismo y, después, alimentar el depósito y la canalización principal. Existen compresores de distintos tipos, que veremos mas adelante.

El aire, tal y como sale del compresor, es prácticamente inutilizable ya que lleva en suspensión impurezas atmosféricas, agua y restos de aceite, además de obtenerse a alta temperatura debido al proceso de compresión. Ello significa que en el grupo de producción deben estar presentes también otros componentes auxiliares que hagan, con su presencia, que el aire pueda ser utilizado sin problemas en los diferentes consumidores.

Antes de ser conducido a las canalizaciones finales, el aire comprimido es almacenado en depósitos y acumuladores que, además de asegurar un cierto abastecimiento, eliminan las fluctuaciones de presión que se producen, tanto en los compresores, como en las maquinas de concepción neumática.

Aunque las tendencias modernas se inclinan hacia la posibilidad de utilizar aire no lubricado en los circuitos, todavía predomina y, posiblemente durante cierto tiempo, el aire con un tratamiento final en la entrada de los circuitos, como filtrado de impurezas, decantado del agua en suspensión y lubricado mediante partículas de aceite finamente dispersas en el seno del mismo.

COMPRESORES O GENERADORES DE AIRE COMPRIMIDO

Son, como se ha dicho, los componentes principales de toda la cadena de producción de aire comprimido. Normalmente, y a nivel industrial, se montan en un recinto especialmente acondicionado, aunque existen también equipos generadores portátiles de tamaño reducido o mediano que se transportan al lugar del consumo. El caso que aquí interesa más es el de instalación fija, que es el que predomina en la mayor parte de las fabricas. Generalmente unos y otros son alimentados por motores eléctricos, aunque pueden ser alimentados también por motores térmicos, sobre todo los portátiles.

Podemos clasificar a los compresores en dos grupos:

• Compresores alternativos

• Compresores rotativos

COMPRESOR ALTERNATIVO DE EMBOLO

El compresor de émbolo es, como se ha indicado, el de más difusión en el mercado debido sobre todo a que existen de todos los tamaños posibles y capaces de proporcionar desde los más pequeños caudales, hasta caudales superiores a los 500 m3/min. En cuanto a presiones, se consiguen hasta los 4 bar en los de más baja presión y etapa de comprensión, y hasta 15 bar en los de dos etapas. Existen también de tres o más etapas de compresión que proporcionan presiones superiores, pero para aplicaciones especiales sin interés en la materia que nos ocupa.

Los más usados industrialmente son los de una o dos etapas, pudiendo estar dotados o no de refrigeración forzada alrededor de la camisa y en la salida de presión. El refrigerante suele ser agua o aceite que se hace circular mediante una bomba de cualquier tipo. Los que no van dotados de circulación forzada de refrigerante, se proyectan con delgadas aletas en el cuerpo de la cámara de compresión con objeto de aumentar la superficie de radiación de calor hacia el exterior. En los de mayor tamaño se instala un ventilador que ayuda a dichas aletas a obtener una evacuación mas enérgica del calor desarrollado.

El funcionamiento es similar al de los motores de combustión interna, pero sin ningún tipo de explosión. En la figura se muestra un compresor de pistón de una etapa. En un eje giratorio solidario al motor, va calada la excéntrica o manivela (8) que acciona a la biela (7) produciendo un movimiento alternativo en el pistón (6). Cuando el pistón desciende, aspira el aire de la atm6sfera a través del conducto (1) y de la válvula de aspiración (2). Mientras tanto, la válvula de escape (3) se encuentra cerrada. Al llegar el pistón al límite de su carrera inferior, la válvula (2) se cierra y, con ambas válvulas cerradas, el embolo inicia la comprensión del aire del interior de la cámara (5). Cuando dicho aire se comprime hasta el máximo, la válvula (3) se abre y el aire a presión es expulsado a la red a través del conducto (4).

El funcionamiento del compresor de dos etapas es similar, pero con dos unidades de comprensión parecidas, y con el segundo pistón de menor diámetro. En la primera fase el aire se comprime de 4 a 6 bar aproximadamente y en la segunda entre 10 y 15 bar. Ambas unidades son accionadas, por un eje como puede apreciarse.

COMPRESORES ROTATIVOS

En estos generadores, la presión del aire se consigue por el giro de un rotor o de otro elemento que de diversas formas consigue aspirar el aire del exterior, comprimirlo y después enviarlo al depósito o acumulador de la línea general. Con respecto a los alternativos, ofrecen la importante ventaja de que son menor ruidosos y, por tanto, lentamente van introduciéndose en el mercado y ganando terreno a los de émbolo.

Dejando aparte los ejemplares más singulares de estos generadores, destacaremos aquí los más conocidos tradicionalmente, como el rotativo de paletas o multicelular, los turbocompresores, y los de más reciente incorporación en el mercado, como los de tornillo y los de uña.

Los compresores de paletas proporcionan presiones de hasta unos 4 bar para los de una etapa, y unos 8 bar para los de dos etapas. En la figura 3.4. se muestra un compresor de este tipo de una etapa solamente. Constan esencialmente de un rotor excéntrico (2) que gira en el interior del cuerpo (4) provisto de la toma del aire (5) y de la tobera de salida (1). Sobre dicho rotor se aloja una serie de paletas radiales deslizantes (3), que por la acción de la fuerza centrifuga, o de resortes, presionan continuamente a las paredes del alojamiento ocasionando así la debida estanqueidad. Como puede apreciarse, se crea una serie de células de aire entre cada dos paletas, consecutivas, cuyo volumen se va reduciendo comprimiéndose así el aire hasta la salida por la conducción correspondiente.

La característica más importante de este compresor frente a los de embolo es lo poco ruidoso que resulta y la uniformidad del caudal suministrado.

En la figura se muestra de forma esquemática un compresor de tornillo, donde el aire es aspirado de la atmósfera por el conducto (1). Al girar los dos tornillos helicoidales (2)y (3) de perfiles de diente cóncavo y convexo, comprimen el aire y lo impulsan ha la salida (4).

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