Compresores Mquina que eleva la presin de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presin del fluido se eleva reduciendo el volumen especifico del mismo durante su paso a travs del compresor. Comparados con turbo soplantes y ventiladores centrfugos o de circulacin axial, en cuanto a la presin de salida, los compresores se clasifican generalmente como maquinas de alta presin, mientras que los ventiladores y soplantes se consideran de baja presin. Los compresores se emplean para aumentar la presin de una gran variedad de gases y vapores para un gran numero de aplicaciones. Un caso comn es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presin para transporte, pintura a pistola, inflamiento de neumticos, limpieza, herramientas neumticas y perforadoras. Otro es el compresor de refrigeracin, empleado para comprimir el gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos qumicos, conduccin de gases, turbinas de gas y construccin. CLASIFICACIN DE LOS COMPRESORES Al clasificarse segn el indicio constructivo los compresores volumtricos se subdividen en los de mbolo y de rotor y los de paletas en centrfugos y axiales. Es posible la divisin de los compresores en grupos de acuerdo con el gnero de gas que se desplaza, del tipo de transmisin y de la destinacin del compresor. Compresor Alternativo o de Embolo Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabtico mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las vlvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las vlvulas de descarga, en contra de la presin de descarga. Estos compresores rara vez se emplean como unidades individuales, salvo que el proceso requiera funcionamiento intermitente. Por ejemplo, si hay que regenerar un catalizador cada dos o tres meses o se tiene un suministro de reserva en otra fuente, esto dara tiempo para reparar o reemplazar las vlvulas o anillos de los pistones, si es necesario. Los compresores alternativos tienen piezas en contacto, como los anillos de los pistones con las paredes de cilindro, resortes y placas o discos de vlvulas que se acoplan con sus asientos y entre la empaquetadura y la biela. Todas estas partes estn sujetas a desgaste por friccin. 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 durarn ms. Hay que tener cuidado de no lubricar en exceso, porque la carbonizacin del aceite en las vlvulas puede ocasionar adherencias y sobrecalentamiento. Adems, los tubos de descarga saturados con aceite son un riesgo potencia de incendio, por lo que se debe colocar corriente abajo un separador para eliminar el aceite. Los problemas ms grandes en los compresores con cilindros lubricados son la suciedad y la humedad, pues destruyen la pelcula de aceite dentro del cilindro.

La mejor forma de evitar la mugre es utilizar coladores temporales en la succin para tener un sistema limpio al arranque. La humedad y los condensables que llegan a la succin del compresor se pueden evitar con un separador eficaz colocado lo ms cerca que sea posible del compresor. Si se va a comprimir un gas hmedo, habr que pensar en camisas de vapor o precalentamiento del gas de admisin, corriente abajo del separador. En los compresores sin lubricacin, la mugre suele ser el problema ms sero, y hay otros problemas que puede ocasionar el gas en s. Por ejemplo, un gas absolutamente seco puede ocasionar un severo desgaste de los anillos; en este caso, hay que consultar con el fabricante, pues constantemente se obtienen nuevos datos de pruebas. En los compresores no lubricados, los anillos del pistn y de desgaste se suelen hacer con materiales rellenos con tefion, bronce, vidrio o carbn, segn sea el gas que se comprime. El pulimento del cilindro a 12 pi (rms.) suele prolongar la duracin de los anillos. La empaquetadura es susceptible del mismo desgaste que los anillos del pistn. Las fugas por la empaquetadura se deben enviar a un sistema de quemador o devolverlas a la succin. Los compresores lubricados pueden necesitar tubos separados para lubricar la empaquetadura, aunque en los cilindros de dimetro pequeo quiz no se requieran. Las empaquetadoras de tefln sin lubricacin suelen necesitar enfriamiento por agua, porque su conductividad trmica es muy baja. Si se manejan gases a temperaturas inferiores a IOIF, el fabricante debe calcular la cantidad de precalentamiento del gas mediante recirculacin interna. Esto significa que se necesitar un cilindro un poco ms grande para mover el mismo peso de flujo. Los compresores alternativos deben tener, de preferencia motores de baja velocidad, de acoplamiento directo, en especial si son de ms de 300 HP; suelen ser de velocidad constante. El control de la velocidad se logra mediante vlvulas descargadoras, y estas deben ser del tipo de abatimiento de la placa de vlvula o del tipo de descargador con tapn o macho. Los descargadores que levantan toda la vlvula de su asiento pueden crear problemas de sellamiento. La descarga puede ser automtica o manual. Los pasos normales de descarga son 0-100%, 0-50-100%, o- 25-60-75-100% y se pueden obtener pasos intermedios con cajas de espacio muerto o botellas de despejo; pero, no se deben utilizar estas cajas si puede ocurrir polimerizacin, salvo que se tomen las precauciones adecuadas. Los compresores alternativos de embolo se clasifican: Segn la fase de compresin en Monofsico o de simple efecto, cuando el pistn realiza una sola fase de compresin (la accin de compresin la ejecuta una sola cara del pistn). Bifsico, de doble efecto o reciprocante cuando el pistn realiza doble compresin (la accin de compresin la realizan ambas caras del pistn). Segn las etapas de compresin se clasifican en:

Compresores de una etapa cuando el compresor realiza el proceso de compresin en una sola etapa. Compresores de varias etapas cuando el proceso de compresin se realiza en mas de una etapa por ejemplo una etapa de baja presin y una etapa de alta presin. Segn la disposicin de los cilindros se clasifican en: Verticales -Horizontales Los compresores alternativos abarcan desde una capacidad muy pequea hasta unos 3.000 PCMS. Para equipo de procesos, por lo general, no se utilizan mucho los tamaos grandes y se prefieren los centrfugos. Si hay alta presin y un gasto ms bien bajo, se necesitan los alternativos. El nmero de etapas o cilindros se debe seleccionar con relacin a las temperaturas de descarga, tamao disponible para los cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor. Los tamaos ms bien pequeos, hasta de unos 100 HP, pueden tener cilindros de accin sencilla, enfriamiento con aire, y se puede permitir que los vapores del aceite en el depsito (crter) se mezclen con el aire o gas comprimidos. Estos tipos slo son deseables en diseos especiales modificados. Los tipos pequeos para procesos, de un cilindro y 25 o 200 HP, tienen enfriamiento por agua, pistn de doble accin, prensaestopas separado que permite fugas controladas y pueden ser de tipo no lubricado, en el cual el lubricante no toca el aire o gas comprimido. Se utilizan para aire para instrumentos o en aplicaciones pequeas para gas de proceso. Los compresores ms grandes para aire o gas son de dos o ms cilindros. En casi todas las instalaciones, los cilindros se disponen en forma horizontal y en serie, de modo que presenten dos o ms etapas de compresin. El nmero de etapas de compresin depende, en gran parte de la elevacin de temperatura en una etapa, que suele estar limitada a unos 250'F; De la carga en el cuerpo o biela que se puede manejar y, de vez en cuando, de aumento total en la presin en una etapa, respecto de diseo de las vlvulas de compresor, que suelen ser para menos de 1.000 psi. La relacin o razn total de compresin se determina para tener una idea inicial aproximada del nmero de etapas. Si la relacin es muy alta, entre 3.0 y 3.5 para una sola etapa, entonces la raz cuadrada de la relacin total ser igual a la relacin por etapa para las dos etapas, a la raz cbica para tres etapas, etc. Las presiones interetapas y la relacin por etapa reales se modificarn despus de tener en cuenta las cadas de presin en interenfriadores, tubera entre etapas, separadores y amortiguadores de pulsaciones, si se utilizan. Los compresores de mbolo comprimen gases y vapores en un cilindro a travs de un mbolo de movimientos rectilneo y se utilizan para el accionamiento de herramientas neumticas (6 a 7 kg/cm2), instalaciones frigorficas de amonaco (hasta 12 kg/cm2), abastecimiento de gas a distancia (hasta 40 kg/cm2), licuacin del aire (hasta 200 kg/cm2), locomotoras de aire comprimido (hasta 225kg/cm2) e hidrogenacin y sntesis a presin (hasta ms de 1000 kg/cm2).

COMPRESORES ROTATIVOS O CENTRFUGOS Los compresores centrfugos impulsan y comprimen los gases mediante ruedas de paletas. Los ventiladores son compresores centrfugos de baja presin con una rueda de paletas de poca velocidad perifrica (de 10 a 500 mm de columna de agua; tipos especiales hasta 1000 mm). Las mquinas soplantes rotativas son compresores centrfugos de gran velocidad tangencial (120 a 300 m/seg.) y una relacin de presiones por escaln p2/p1 = 1,1 a 1,7. Montando en serie hasta 12 13 rotores en una caja puede alcanzarse una presin final de 12kg/cm2, comprimiendo aire con refrigeracin repetida. Compresores de paletas deslizantes Este tipo de compresores consiste basicamente de una cavidad cilindrica dentro de la cual esta ubicado en forma excentrica 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 cilindrica es comprimidad al disminuir el volumen de estos espacios durante la rotacion. Compresores de pistn liquido El compresor rotatorio de piston de liquido es una maquina con rotor de aletas multiple 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 liquido 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 revolucion). A medida que el liquido sale de la bolsa la paleta se llena de aire. Cuando el liquido vuelve a la bolsa, el aire se comprime. Compresores de lbulos (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 compresin. Una mquina de este tipo muy difundida es el compresor de lbulos mayor conocida como "Roots", de gran ampliacin como sobre alimentador de los motores diese o sopladores de gases a presin moderada. Los rotores, por lo general, de dos o tres lbulos estn conectados mediante engranajes exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los lbulos y la carcaza; con el movimiento de los rotores de la mquina, por donde sale, no pudieron regresarse debido al estrecho juego existente entre los lbulos que se desplazan por el lado interno. Compresores de tornillo La compresin por rotores paralelos puede producirse tambin en el sentido axial con el uso de lbulos en espira a la manera de un tornillo sin fin. Acoplando dos rotores de este tipo, uno convexo y otro cncavo, y hacindolos

girar en sentidos opuestos se logra desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lobulos y la carcaza. Las revoluciones sucesivas de los lobulos reducen progresivamente el volumen de gas atrapado y por consiguiente su presion, el gas asi comprimido es forzado axialmente por la rotacion de los lobulos helicoidales hasta 1 descarga. Principio de funcionamiento - Caudal Los compresores rotativos pertenecen a la clase de maquinas volumtricas; por su principio de funcionamiento son anlogos a las bombas rotativas. Los mas difundidos son los compresores rotativos de placas; ltimamente hallan aplicacin los cornpresores helicoidales. Al girar el rotor, situado excntricarnente en el cuerpo, las placas forman espacios cerrados, que trasladan el gas de la cavidad de aspiracin a al cavidad de impulsin. Con esto se efecta la compresin del gas. Tal esquema del compresor, teniendo buen equilibrio de las masas en movimiento, permito comunicar al rotor la alta frecuencia de rotacin y unir la rnaquina directamente con motor elctrico. Al funcionar el compresor de placas se desprende una gran cantidad de calor a causa de la presin mayores de 1,5 el cuerpo del compresor se fabrica con enfriamiento por agua. Los compresores de placas pueden utilizarse para aspirar gases y vapores de los espacios con presin menor que la atmosfrica. En tales casos el compresor es una bomba de vaco. El vaco creado por las bombas de vaco de placas alcanza el95%. El caudal del compresor de placas depende de sus dimensiones georntricas y de la frecuencia de rotacin. Si se considera que las placas son radiales el volumen del gas encerrado entre dos de estas donde f es la superficie mxima de la seccin transversal entre las placas, 1 la longitud de la placa. Las piezas de trabajo principales del compresor son los visinfmes(tomillo) de perfil especial; la disposicin recproca de los tornillos esta fijada estrictamente por las ruedas dentadas que se encuentran en engrane, encajadas sobre los arboles. El huelgo en el engranaje en estas ruedas dentadas sincronizadas es menor que los tomillos, por lo cual la friccin mecnica en los ltimos esta excluida. El tornillo con cavidades es el rgano distributivo del cierre, por eso la potencia transmitida por las ruedas por las ruedas dentadas sincronizadas no es grande, por consiguiente, es pequeo su desgaste. Esta circunstancia es muy importante debido a la necesidad de conservar huelgos suficientes en el par de tornillos. Regulacion del caudal De la ecuacin para determinar el caudal de los compresores de rotor se ve que el caudal es proporciona a la frecuencia de rotacin del rbol del

compresor. De esto se deduce el procedimiento de regulacin de Q cambiando n. Los compresores de placas se unen con los electromotores en la mayora de los casos directamente y la frecuencia de rotacin de estos constituyen 1540, 960, 735 rpm. Para regular el caudal en este caso es necesario empatar entre los arboles de motor y el compresor un vareador de velocidad. La frecuencia de rotacin de los compresores helicoidales es muy alta, alcanza en el caso de accionamiento por turbina de gas, 15000 r.p.m. Los compresores helicoidales grandes de fabricacin habitual funcionan con una frecuencia de rotacin de 3000 rpm. Para ambos tipos de compresores rotativos se emplean en los procedimientos de regulacin del caudal por estrangulacin en la aspiracin, el trasiego del gas comprimido en la tubera de aspiracin y las paradas peridicas. Estructura de los Compresores Los compresores de placas se fabrican para caudales de hasta 5OOm3\rnin y con dos etapas de compresin con enfriamiento intermedio crean presiones de hasta 1.5Mpa. Los elementos principales de esta estructura son: rotor, cuerpo, tapas, enfriador y arboles. El cuerpo y las tapas del compresor se enfran por el agua. Los elementos constructivos tienen ciertas particularidades. Para disminuir las perdidas de energa de la friccin mecnica de los extremos de las placas contra el cuerpo en este se colocan dos anillos de descarga que giran libremente en el cuerpo. A la superficie exterior de estos se' enva lubricacin. Al girar el rotor los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficie interior de estos; los anillos de descarga giran simultneamente en el cuerpo. Al fin de disminuir las fuerzas de friccin en las ranuras las placas se colocan no radicalmente sino desvindolas hacia adelante en direccin de la rotacin. El ngulo de desviacin constituye 7 a 10 grados. En este caso la direccin de la fuerza que acta sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se aproxima a la direccin de desplazamiento de la placa en la ranura y la fuerza de friccin disminuye. Para disminuir las fugas de gas a traves de los huelgos axiales, en el buje del rotor se colocan anillos de empacaduras apretados con resortes contra las superficies de las tapas. Por el lado de salida del arbol a traves de la tapa, se ha colocado una junta de prensaestopas con dispositivos tensor de resortes. Espacio Muerto Los cilindros de los compresores siempre se fabrican con espacio muerto; esto es necesario para evitar el golpe del embolo contra la tapa al llegar este a la posicion extrema.

El volumen del espacio muerto habitualmente se aprecia en proporciones o porcentajes de volumen de trabajo del cilindro y se llama volumen relativo del espacio muerto: A=Vm/Vtr En los compresores monoetapicos modernos,en el caso cuando las valvulas se encuentran en la etapa de los cilindros A=0.025 0.06 Distribucin y Regulacin Los rganos de cierre de la entrada y la salida del gas en el cilindro son en general vlvulas automticas de plancha de acero esmerilada por ambas caras y de 2 a 3 mm de espesor, corrientemente con forma anular y cargadas por resorte de presin para seguridad del cierre. La carrera de la vlvula (normalmente de 2 a 4 mm; para gran nmero de revoluciones 1 a 1,5 mm) est limitada por un tope atornillado al asiento de vlvula. Las vlvulas, dispuestas a un costado del cilindro o en la culata del mismo, son fciles de montar y desmontar. Para que las vlvulas se conserven mejor y ocasionen poca prdida de carga debe exceder de 30 m/seg. Y con presiones superiores a 100 kg/cm2 slo a 15 m/seg. Material para los platos de vlvula altamente fatigados, acero especial poco aleado. Las instalaciones de compresores trabajan en general con toma irregular y necesitan, por lo tanto, una regulacin. Sistemas usuales de regulacin: Arranque y paro. Para pequeas instalaciones con impulsin elctrica. Segn sea la presin del acumulador de aire, se conectan y desconectan automticamente el motor y el agua de refrigeracin. El acumulador debe tener suficiente capacidad para que no se realicen ms de 8 a 10 conmutaciones por hora. Ajuste del nmero de revoluciones en el accionamiento por mquinas de mbolo. Con nmero constante de revoluciones: Regulacin por marcha en vaco. El regulador de presin cargado con peso o resorte conecta el compresor a marcha en vaco en cuanto la presin del acumulador excede de la ajustada y conecta de nuevo a plena carga en cuanto la presin baja un 10%. La marca en vaco se verifica por cierre del tubo de aspiracin o manteniendo abierta la vlvula de aspiracin con ayuda de un descompresor. Regulacin escalonada. La potencia se disminuye escalonadamente al 75%, al 50%, al 25% y a vaco, por intercalacin de espacios perjudiciales fijos y conexin a marcha en vaco de las distintas caras de mbolo en los escalones de mltiple efecto. Regulacin progresiva del gasto (sin escalonar). En general se realiza manteniendo abierta durante un tiempo graduable (mayor o menor) las vlvulas de aspiracin durante las carreras de compresin mediante descompresores accionados por gas o aceite a presin o por resortes.

Si en el compresor de varios escalones se regula slo el primer escaln, es decir se disminuye su grado de aprovechamiento, baja en ste nada ms la relacin de presiones y aumenta su grado de aprovechamiento, baja en ste nada ms la relacin de presiones y aumenta en el ltimo, permaneciendo casi constante la relacin de presiones y aumenta en el ltimo, permaneciendo casi constante la relacin de presiones en todos los escalones intermedios. Para arrancar se descargar el compresor lo ms completamente posible. Normalmente manteniendo abierta la vlvula de aspiracin. Los compresores grandes tienen para esto conductos especiales de by-pass. En las mquinas pequeas que aspiran a travs del mbolo, la marcha en vaco se realiza por cierre del conducto de aspiracin, abriendo al mismo tiempo un by-pass que establece la comunicacin entre las caras de aspiracin y de impulsin. Engrase Para la lubricacin de los compresores de mbolo se emplean los mismos mtodos que para las mquinas de vapor, salvo las altas exigencias de los aceites de engrase a causa del gran calor radiado por los cilindros de vapor. Para el engrase de los cilindros, como para las mquinas de vapor, se emplean bombas de mbolo buzo de funcionamiento obligado por la transmisin. An con altas presiones de gas deben procurarse aceites de poca viscosidad. Un aceite viscoso exige una potencia innecesariamente grande y hace que las vlvulas tengan ms tendencia a pegarse y romperse. Para muy altas presiones, se emplean, sin embargo, algunas veces los aceites viscosos para mejora la hermeticidad, aunque la temperatura del gas sea ms baja. A ser posible se utilizara el aceite para el engrase del cilindro y de la transmisin, pues ello facilita la recuperacin y nuevo empleo del aceite. Los aceites para cilindros con 7 a 28 grados Engler son tambin buenos aceites para la transmisin. Conduccin del aceite como en las mquinas de vapor. El consumo de aceite de los compresores es tan slo la tercera parte de los que se indico para las mquinas de vapor. Para economizar el valioso aceite para cilindros, las mquinas que comprimen gases con adiciones solubles en aceite (bencina, bensol, naftalina y anhdrido sulfuroso) se emanan con emulaciones de aceite en agua. Tngase aqu presntese las prensas de engrase son existentes son adecuadas. INSTALACIONES AUXILIARES Refrigeradores del Gas (para enfriar el gas despus de cada escaln) Con presiones bajas se emplea preferentemente el refrigerador de haz tubular, en el que circula el gas por fuera de los tubos y el agua por dentro de los mismos, o el refrigerador con elementos de tubos de aletas.

En los refrigeradores de haz tubular se dan al gas varios cambios de direccin mediante unos mamparos en laberinto para que la velocidad del gas sea la conveniente a la buena transmisin del calor. En los refrigeradores de elementos no existe laberinto, por lo cual ocasiona menos prdidas de carga. Otras ventajas del refrigerador de elementos: poco espacio ocupado por los tubos de aletas, lo que permite disponer grandes espacios de amortiguamiento y de condensacin de en la caja del refrigerador, y facilidad de limpieza por la sencillez de desmontaje de los elementos refrigeradores. Para gases con muchas impurezas, que ensucian rpidamente los tubos de aletas, se emplea, aunque la transmisin trmica sea menos eficaz, el refrigerador de haz tubular (c) con circulacin del gas por el interior de los tubos y agua por la contracorriente por el exterior. Estos refrigeradores son muy sensibles a la corrosin exterior por el agua en la parte inmediata a la entrada de gas. Para grandes presiones se emplean el refrigerador de serpentn (e), por cuyo interior circula el gas, sumergido en un deposito de agua, o el refrigerador de tubos dobles (d) coaxiales, circulando el gas por el tubo interior, y el agua, en contracorriente, por el espacio entre los dos tubos. Datos sobre tamao y peso de los elementos y de haz tubular, tabla 3. Se procura conseguir un enfriamiento de los gases hasta unos 5 a 10 por encima de la temperatura de entrada del agua de refrigeracin. REFRIGERADORES DE GAS Gasto del compresor en la aspiracin m3/min La cantidad de calor Q [kcal/h] eliminada en cada escaln se obtiene aproximadamente, de la potencia del escaln Ni[HP] y de la cantidad de vapor de agua condensado en el refrigerador Gw (Kg.), por la frmula Q=632 Ni + 600 Gw. De Q y de la elevacin de temperatura admitida en el agua de refrigeracin se obtiene la cantidad necesaria de esta ltima. La temperatura de salida del agua no debe pasar de 40 para evitar la formacin de incrustaciones. Velocidad del agua 1,5 a 2 m/seg.; velocidad del gas 5 a 15 m/seg. A la resistencia al paso del calor 1/k por superficies limpias hay que aadir, por la suciedad inevitable de 0,0005 a 0,001 m2h /kcal por cada cara en contacto con agua o gas, o ms si se trabaja en condiciones desfavorables. Filtros de polvo Acumulador de aire a presin. Compensa las pulsaciones del compresor y tambin, como indica su nombre, acta como acumulador. Su capacidad ser holgada para evitar un trabajo excesivo del regulador y conseguir un buen efecto separador del agua y del aceite.

Volumen del acumulador siendo el gasto del compresor . Los acumuladores de aire, reglamentados como recipientes de presin, llevaran vlvula de seguridad, manmetro con brida de verificacin y, en su punto ms bajo, dispositivos de desage. El manmetro llevar una seal indicadora de la presin mxima. Ajuste de la vlvula de seguridad perfectamente garantizado. Los acumuladores de 800 mm de dimetro y mayores llevaran agujero de hombre de forma oval para facilitar la inspeccin interior. Servicio Abstenerse a las instrucciones de servicios del compresor y de la mquina de accionamiento. En general: Puesta En Marcha Comprobar el nivel del aceite en el crter las cabezas de las bielas y los contrapesos del cigeal no deben sumergirse, las tuberas de aspiracin y de impulsin de la bomba de engranajes deben llenarse de aceite). Si es necesario, limpiar el filtro. Cargar los engrasadores de presin del cilindro y, observando por las mirillas de vidrio, hacerlos girar a mano de vez en cuando. Comprobar la libertad de trabajo del regulador de presin y conectar el compresor para marcha en vaco. Abrir el agua de refrigeracin y esperar a que salga. Abrir las llaves o compuertas de los tubos de aspiracin y de impulsin. Poner en marcha la mquina de accionamiento (en general debe alcanzarse el mximo nmero de revoluciones al cabo de unos 10 segundos). Cargar poco a poco el compresor. Regular el agua de refrigeracin para que su temperatura de salida sea inferior a 40 (peligro de incrustaciones). Al poner en marcha por primera vez la mquina de accionamiento, comprubese el sentido de rotacin, pues si gira al revs no funcionarn la bomba de engranajes ni el sistema de engrase a presin. Despus de una reparacin importante se tratar de dar a mano varias vueltas a la mquina, para asegurarse de que los mbolos y la transmisin se mueven sin dificultad. Funcionamiento Vigilar el nivel y la presin del aceite, as como la carga y el funcionamiento de los engrasadores a presin para el cilindro, la temperatura y la presin del gas y el circuito de agua de refrigeracin. Auscultar regularmente la mquina por si produce golpes o ruidos anormales en las vlvulas. Verificar a menudo los cojinetes, superficies de deslizamiento y vstago del mbolo por s se calientan ms de lo normal. Tocar con la mano las tuberas de aspiracin del gas de los prensaestopas (si aquellas estn calientes, los prensaestopas estn mal ajustados; las fugas pequeas se corrigen con un fuerte engrase). Con intervalos de media a una hora se dar salida al agua y al aceite acumulado en los refrigeradores intermedios. Una vez al da, como mnimo se purgar el agua del acumulador de aire. Cada hora, leer y anotar en el diario de mquinas la presin de trabajo, las temperaturas del gas, del aceite y del agua de refrigeracin y otros datos de servicio. Los engrasadores se llenarn siempre

con aceite nuevo, comprobando de vez en cuando el consumo de aceite y rectificando la regulacin. 2.3 Eleccin del compresor 2.3.1 Caudal Por caudal entiendo la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos. 1. El caudal terico 2. El caudal efectivo o real En el compresor de mbolo oscilante, el caudal terico es igual al producto de cilindrada * velocidad de rotacin. El caudal efectivo depende de la construccin del compresor y de la presin. En este caso, el rendimiento volumtrico es muy importante. Figura 15 :

Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Slo ste es el que acciona y regula los equipos neumticos. Los valores indicados segn las normas ?representan valores efectivos (p. ej.: DIN 1945). El caudal se expresa en m3/min m3/h . No obstante, son numerosos los fabricantes que solamente indican el caudal terico. 2.3.2 Presin Tambin se distinguen dos conceptos: La presin de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberas que alimentan a los consumidores. La presin de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. En la mayora de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presin. Importante:

Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presin tenga un valor constante. De sta dependen : - la velocidad - las fuerzas - el desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo. Figura 16 :

2.3.3 Accionamiento Los compresores se accionan, segn las exigencias, por medio de un motor elctrico o de explosin interna. En la industria, en la mayora de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor elctrico. Generalmente el motor gira un nmero de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular el movimiento a travs de un sistema de transmisin compuesto en la mayora de los casos por un sistema de poleas y correas. Aunque la aplicacin anterior es la mas difundida y utilizada industrialmente, el elemento de accionamiento tambin puede ser un motor de combustin interna. Este tipo de energa es especialmente til para trabajos en terreno en que no se cuenta con electricidad. Si se trata de un compresor mvil, ste en la mayora de los casos se acciona por medio de un motor de combustin (gasolina, Diesel ).

Figura 17: 2.3.4. Regulacin Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que flucta, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal vara entro dos valores lmites ajustados (presiones mxima y mnima). Regulacin de marcha en vaco a) Regulacin por escape a la atmsfera b) Regulacin por aislamiento de la aspiracin c) Regulacin por apertura de la aspiracin Regulacin de carga parcial a) Regulacin de velocidad de rotacin b) Regulacin por estrangulacin de la aspiracin Regulacin por intermitencias

Regulacin de marcha en vaco: a) Regulacin por escapo a la atmsfera En esta simple regulacin se trabaja con una vlvula reguladora de presin a la salida del compresor. Cuando en el depsito (red) se ha alcanzado la presin deseada, dicha vlvula abre el paso y permite que el aire escape a la atmsfera. Una vlvula antirretorno impide que el depsito se vace (slo en instalaciones muy pequeas). b) Regulacin por aislamiento de la aspiracin En este tipo de regulacin se bloquea el lado de aspiracin. La tubuladura de aspiracin del compresor est cerrada. El compresor no puede aspirar y sigue funcionando en el margen de depresin. Esta regulacin se utiliza principalmente en los compresores rotativos y tambin en los de mbolo oscilante.

c) Regulacin por apertura de la aspiracin Se utiliza en compresores de mbolo de tamao mayor. Por medio de una mordaza se mantiene abierta la vlvula de aspiracin y el aire circula sin que el compresor lo comprima. Esta regulacin es muy sencilla.

Regulacin de carga parcial

e) Regulacin de la velocidad de rotacin El regulador de velocidad del motor de combustin interna se ajusta en funcin de la presin de servicio deseada, por medio de un elemento de mando manual o automtico. Si el accionamiento es elctrico, la velocidad de rotacin puede regularse de forma progresiva empleando motores de polos conmutables. No obstante, este procedimiento no es muy utilizado. b) Regulacin del caudal aspirado Se obtiene por simple estrangulacin de la tubuladura de aspiracin. El compresor puede ajustarse as a cargas parciales predeterminadas. Este sistema se presenta en compresores rotativos o en turbocompresores. Regulacin por Intermitencias Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio (funciona a plena carga o est desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presin Pmax. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor mnimo Pmin. Los momentos de conexin y desconexin pueden ajustarse mediante un presstato. Para mantener la frecuencia de conmutacin dentro de los lmites admisibles, es necesario prever un depsito de gran capacidad. Figura 21: Regulacin intermitente

2.3.5 Refrigeracin Por efecto de la compresin del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptar la refrigeracin ms apropiada. En compresores pequeos, las aletas de refrigeracin se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.

Figura 22:

Cuando se trata de una estacin de compresin de ms de 30 kW de potencia, no basta la refrigeracin por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeracin por circulacin de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos de una instalacin mayor con torre de refrigeracin. No obstante, una buena refrigeracin prolonga la duracin del compresor y proporciona aire ms fro y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia. 2.3.6 Lugar de emplazamiento Ubicacin de la estacin compresora : Esta debe ubicarse en un lugar cerrado e insonorizado, a fin de minimizar el factor ruido. El recinto adems debe contar con ventilacin adecuada y el aire aspirado debe ser lo mas fresco, limpio y seco posible.

2.3.7 Acumulador de aire comprimido El acumulador o depsito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presin en la red de tuberas a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua Figura 23: Acumulador

El tamao de un acumulador de aire comprimido depende:

Del caudal de suministro del compresor Del consumo de aire De la red de tuberas (volumen suplementario) Del tipo de regulacin De la diferencia de presin admisible en el interior de la red.

Determinacin del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente El tamao de un acumulador puede determinarse segn el diagrama de la figura 24. NEUMTICA Cuando se trata de produccin y consumo de aire comprimido estos se especifican en N l/min o N mm/min es decir en aire libre (atmosfrico) cuando no es as se debe emplear la siguiente formula para la conversin

donde

Existen diversas denominaciones utilizadas por los fabricantes para indicar la cantidad de aire que proporciona el compresor, tales como desplazamiento volumtrico volumen engendrado, etc. Bajo estos nombres genricos se considera un caudal de aire expresado en cifras tericas que no responde al verdadero caudal de aire suministrado por el compresor, mientras que el consumo de los equipos neumticos se da en cifras efectivas. Es evidente que si adquirimos un compresor basndonos en alguna de las citadas especificaciones, nos encontraremos con que la cantidad de aire

realmente suministrada es de un 20 a un 25% inferior a la indicada, pues ningn compresor rinde una prestacin del 100 %. Para evitar estas ambigedades solamente se deben adquirir compresores que garanticen el caudal de aire en consonancia con las condiciones de temperatura y presin de la aspiracin, es decir, en litros o m de aire libre. Como sea que el clima es variable y responde a las caractersticas propias de cada lugar, sera dificultoso establecer unas tablas de consumos que correspondieran a los diferentes estados cismticos; por ello, se va imponiendo el establecimiento de una normativa sobre la base de considerar unas condiciones normales de temperatura y presin del aire aspirado, independientemente de las condiciones atmosfricas en las cuales trabaje el compresor y que sirven de referencia comparativa, aire que llamaremos "aire normal o "aire normalizado" distinguindolo con una N (Mayscula) que situaremos despus de las cifras y antes del volumen expresado. Por ejemplo: 600 N m/h, equivale a un sistema que proporciona 600 m/h expresados en condiciones normales. Las condiciones normales varan segn el rea de influencia tecnolgica . Los que siguen las indicaciones del "Compressed Air & Gas Institute" de U.S.A. 1 N m/h es un m de aire por hora a la temperatura de 20 C a la presin de 1.033 kg/cm2 y con una humedad relativa del 36 por ciento. En la zona europea, la norma C.E.T.O.P. RP-44P, propone como condiciones atmosfricas normales las que estn especificadas en la ISO R 554, y que corresponden a la temperatura de 20 C a la presin de 101.3 mbar y con una humedad relativa del 65%. Los procedimientos de prueba o los mtodos de medida del caudal efectivo de aire libre suministrado por los compresores, vienen dados en las normas alemanas DIN 1945 y DIN 1952, inglesa BSS 726-1952, americana ASME PTC 9 y francesa NFX10 . SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES En la reunin del C.E.T.O.P. (Comit Europeo de las Transmisiones leohidrulicas y Neumticas) celebrada en Berln el 11 de junio de 1966, para aquellos pases europeos que tienen adoptada la terminologa aprobada por dicho Comit se pens usar en la definicin de la presin como unidad de superficie el cm, y medir as la fuerza f que acta sobre este elemento de superficie plana, dando como unidad de medida al kilogramo de presin por centmetro cuadrado representado por kp/cm . (1 kp = 9,81 newton).De este modo, la presin del aire atmosfrico es 1,033 kp/cm2 = 1 atmsfera (kilogramo fuerza por centmetro cuadrado). Por otro lado, en Washington, durante la reunin del Comit Tcnico del ISO ITC , se consider la implantacin del Pascal como unidad de presin, con sus mltiples y submltiplos. Estos y sus equivalentes son:

Subrayo estas dos modalidades de expresin para la representacin de la presin porque, mientras en Francia, en catlogos folletos, aparece claramente definida la expresin de bar como unidad de presin, en otros pases europeos se viene adoptando la aplicacin del kp/cm como unidad de presin en sus especificaciones tcnicas. Aunque podemos decir, sin temor a error, que

DIAGRAMA DE TRABAJO DE UN COMPRESOR DE PISTN En la presente pgina se generalizar sobre el ciclo de trabajo tpico de un compresor y su rendimiento, al objeto de obtener del estudio del diagrama correspondiente la potencia requerida para la compresin , pues no debemos olvidar que un compresor aspira aire a la presin atmosfrica y lo comprime a una presin ms elevada, necesitando para ello la adicin de un motor que venza la resistencia que opone el aire a ser comprimido. La comparacin de los diagramas de trabajo de dos compresores similares nos facilitara la posibilidad de eleccin de aquel que presente un diagrama ms favorable ya que ello repercutira en una economa en cuanto a la potencia del motor de accionamiento del compresor. En la figura 6-1 se representa el ciclo de trabajo real de un compresor. A la derecha de la misma se ve la forma de actuar de las vlvulas en las carreras de aspiracin e impulsin en un cilindro de simple efecto. El desplazamiento D de un compresor es el volumen barrido en la unidad de tiempo por la cara o caras del pistn de la primera fase. Se expresa en N m3/min. Para. un clculo preciso, y en el caso de doble efecto, hay que tener en cuenta el vstago del pistn. El espacio muerto (o volumen perjudicial) corresponde al volumen residual entre el pistn y el fondo del cilindro y las lumbreras de las vlvulas, cuando el pistn est en su punto muerto. Se expresa en tanto por cien del desplazamiento.

La Fig. 6-2 representa un estudio comparativo entre los diagramas de trabajo real y el diagrama terico. El diagrama terico est configurado por los puntos 1-2-3-4, y los puntos 1-5-67 delimitan el diagrama real. El volumen perjudicial (espacio muerto) queda representado en el diagrama por el punto 6, que no coincide con el volumen cero. El 6 y 7 son indicativos de la expansin del aire contenido en el volumen perjudicial, desde que se cierra la lumbrera de la vlvula de descarga hasta que se abre la lumbrera de la vlvula de aspiracin.

El contenido de las reas A , B , C y D, es motivado por: A) La refrigeracin, que permite una aproximacin del ciclo a una transformacin isotrmica. Por falta de refrigeracin, o por un calentamiento excesivo a causa de rozamientos, dicha rea puede desaparecer. B) Trabajo necesario para efectuar la descarga del cilindro. C) Trabajo que el volumen perjudicial no devuelve al expansionarse, y que es absorbido en la compresin D) Trabajo perdido en el ciclo de aspiracin.

Las reas rayadas B , C , D expresan las diferencias de trabajo efectuado en cada etapa del ciclo, entre el diagrama terico y el diagrama real. El diagrama estudiado corresponde a un compresor de una etapa, cuyo ciclo de compresin se realiza rpidamente, sin dar tiempo a que el calor producido en la compresin del aire pueda disiparse en un refrigerante o intercambiador de calor , pudiendo decirse que el aire durante su compresin sigue una ley adiabtica. La temperatura terica de descarga para una compresin adiabtica (sin intercambio de calor) viene dada por la frmula:

siendo:

Cuando un compresor es de "n" fases, las relaciones de compresin de cada fase son sensiblemente iguales, y tienen por valor:

Prcticamente, todos los procesos de compresin son politrpicos , es decir, que la temperatura se eleva con la relacin de presin, y cuando la temperatura se eleva, tambin se eleva el trabajo de compresin . La potencia adiabtica terica de compresin (sin intercambio de calor) es:

siendo:

En esta conjugacin de temperatura de compresin y potencia al objeto de mejorar el rendimiento, la compresin se efecta normalmente en etapas, de forma que se pueda refrigerar el aire entre cada una de ellas por medio de un refrigerador intermedio (con un agente enfriador que puede ser el aire o el

agua), cuya accin principal es la de disipar el calor producido durante la compresin . La refrigeracin intermedia perfecta se consigue cuando la temperatura del aire que sale del refrigerador intermedio es igual a la temperatura del aire de aspiracin del compresor. Igualmente, se logra un consumo de potencia mnimo cuando las relaciones de compresin de todas las etapas son iguales. Si aumentamos el numero de etapas, la compresin se acerca a la isoterma, que es la transformacin de compresin que requiere menos trabajo. Los compresores ms usuales en el mercado tienen refrigeracin intermedia, es decir, son de dos etapas.

El diagrama indicado en la figura 6.3 corresponde a un compresor de dos etapas, y en ella los diagramas independientes de cada cilindro son estudiados como si fueran de un compresor de una etapa. La superposicin de los diagramas de trabajo correspondientes al cilindro de baja presin (que es el que comprime el aire aspirado hasta una presin aproximada de 2 a 3 kg/cm ) y al de alta presin (que comprime el aire recibido hasta la presin de trabajo) nos indica que la energa que requiere el cilindro de alta presin es muy inferior a la que exigira si toda la compresin se hubiera realizado de una sola vez. En el diagrama totalizado de los dos cilindros, el aire aspirado en A es comprimido en el cilindro de baja presin (I), y a su salida pasa por el refrigerador intermedio en donde recupera su temperatura inicial. La segunda etapa comienza en B: el aire recibido del cilindro de baja presin es vuelto a comprimir en el cilindro del alta (II) hasta la presin final de descarga. El rea rayada Z corresponde a un trabajo perdido que se realiza dos veces sobre el aire, en la expulsin del cilindro de baja presin y en la compresin del cilindro de alta presin . De la observacin del grfico se deduce que, para compresores de una etapa, o de dos etapas pero en la primera fase de compresin, la curva de compresin est siempre comprendida entre la isotrmica y la adiabtica tericas, pero aproximndose ms a la segunda que a la primera, lo que refleja un proceso politrpico en donde

PVn = Constante. El cuadro adjunto muestra la potencia requerida para comprimir un metro cbico de aire libre por segundo a diferentes presiones, en un compresor de una etapa, permitiendo la comparacin simultnea entre las potencias adiabtica e isotrmica tericas.

RENDIMIENTO DE LOS COMPRESORES Durante la compresin hay prdidas termodinmicas y prdidas mecnicas debidas a frotamientos, por lo que la potencia adiabtica. El rendimiento terico presenta las desviaciones del ciclo terico respecto del ciclo ideal segn consideremos este ciclo adiabtico o isotrmico. Se llama rendimiento adiabtico de un compresor a la relacin entre la potencia adiabtica terica de compresin Wta y la potencia real absorbida.

Para el rendimiento isotrmico, determinando la potencia isotrmica terica de compresin (a temperatura constante) Wti, se tiene:

El rendimiento volumtrico Rv es la relacin entre el caudal aspirado Qa y el desplazamiento D, o sea:

por consiguiente, el aire libre suministrado por un compresor es siempre menor que el desplazamiento. El rendimiento mecnico Rm es la relaci0n entre la potencia indicada y la potencia en el eje COMPRESORES DE AIRE A PISTN Los compresores son mquinas que aspiran el aire ambiente (a presin atmosfrica) y lo comprimen hasta conferirle una presin superior. Existen diversos tipos de compresores , as como toda una teora de clculo que no vamos a exponer aqu, ya que el tema de estas pginas es el

tratamiento del aire a la salida del compresor. Sin embargo, vamos a exponer someramente los diferentes tipos de compresores, resaltando aquellas partes que conviene tener en cuenta por su utilizacin posterior. COMPRESORES MONOFSICOS Los compresores monofsicos (Fig. 6-4), disponen de una simple fase de compresin. Se componen, en esencia, de un crter con cigeal , un mbolo de pistn, y un cilindro. Para su refrigeracin , ste lleva en la parte exterior, aletas. Son utilizados para aplicaciones en donde el caudal sea limitado y en condiciones de servicio intermitente.

COMPRESORES BIFSICOS Los compresores bifsicos (dos etapas) tienen la caracterstica principal de que el aire es comprimido en dos fases ; en la primera fase (de baja presin ) , se comprime hasta 2 a 3 kg/cm, y en la segunda fase (de alta presin), se comprime hasta una presin mxima de 8 kg/cm. Pueden ser refrigerados por aire o por agua , es decir, el refrigerador intermedio (entre fases) puede actuar a base de un ventilador o en virtud de una corriente de agua a travs del mismo. Normalmente, para potencias hasta 100 CV, lo habitual es el empleo de refrigeradores por aire, sin prejuicio de la facultad de dotarlos de una refrigeracin por agua ; para potencias superiores, prepondera la aplicacin de la refrigeracin por agua aunque tambin se utilice la refrigeracin por aire. La potencia del electro ventilador del refrigerador intermedio por aire est en funcin de la potencia del compresor, del tipo de mquina y de las condiciones de trabajo. Los pistones y los cilindros pueden estar dispuestos en V (Fig..6-5 y 6-6) y en L (Fig. 6-7), montaje este ltimo que es el normal cuando un cilindro es vertical.

Estos modelos de compresores son los ms usuales en la industria en general cubriendo sus caudales una extensa gama que va desde unos 1000 N l/min. a 10000 N l/min., aproximadamente, para los modelos en V, y desde unos 10000 N l/min. 30000 N l/min. y ms para los modelos en L. La presin mxima de trabajo acostumbra ser de 8 kg/cm , sin embargo, ltimamente se tiende a aumentar sta. En este tipo de compresores la temperatura de salida del aire comprimido es alrededor de los 130 C con una posible variacin de + 15 C. Los compresores bifsicos (dos etapas) pueden ser de simple efecto y de doble efecto .

COMPRESORES DE DOS ETAPAS SIMPLE EFECTO . En este tipo de compresores, el recorrido del aire en la compresin se realiza en dos etapas por medio de dos pistones, de los cuales uno hace la compresin de la primera etapa, y el otro, la de la segunda. El compresor, como puede verse en la vista en seccin de la Fig. 6-8, aspira por el filtro de admisin F, el aire exterior que ha de comprimir. Para pasar el aire a la cmara de compresin, es necesario que las vlvulas de aspiracin VA1 se abran, lo que se realiza de una forma automtica, ya que, al descender el pistn, se crea un vaco en las cmaras de compresin C-1 y, debido a la presin atmosfrica, resulta empujada dicha vlvula, dejando pasar el aire hasta que el pistn llega al punto muerto inferior (PMI) al iniciar su ascenso, aumenta la presin en las cmaras C-1, obligando a las vlvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba la cmara de compresin. Como el pistn sigue su ascenso, el aire aspirado es comprimido basta que la presin del mismo vence la fuerza de las vlvulas de escape VE-1, con lo que stas se abren dejando pasar el aire ya comprimido al refrigerador intermedio R, que es enfriado por medio de un ventilador. En esta etapa podra alcanzarse la presin que se deseara, pero se comprueba en la prctica, y tericamente, que es antieconmico pretender presiones altas y caudales igualmente altos a base de comprimir el aire en una sola etapa,

pues es necesaria ms potencia y el aire sale ms caliente que cuando se comprime en varias etapas (para presiones desde 4 a 12 kg/cm2 suelen emplearse compresores de dos etapas). As , para evitar estos inconvenientes, se hace que el compresor comprima el aire en dos etapas, pero, antes de realizar la segunda, se enfra el aire prcticamente a la temperatura ambiente, con lo que se obtiene un mayor rendimiento y un aire ms fro a la presin final de salida. Segn esto, el aire se comprime a pocos kg de presin en la primera etapa; luego se enfra y, seguidamente se realiza la segunda etapa o de alta presin. El ciclo de aspiracin, compresin y escape es igual que para la etapa de baja presin, si bien, en este caso, las cmaras de compresin C-2 son ms pequeas, pues al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cmaras C-1; igualmente sucede con las vlvulas VA2 y VE-2, que pueden ser ms pequeas por necesitar menor superficie de paso (en algunos tipos se colocan , para aspiracin de baja, dos vlvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiracin y escape de alta, una para cada caso).

El movimiento de los pistones del compresor se logra por el clsico mecanismo de biela-manivela; los rozamientos por frotamientos se evitan transformando stos en rodaduras por medio de cojinetes de agujas. COMPRESORES DE DOS ETAPAS DOBLE EFECTO Para evitar los inconvenientes de los compresores de una etapa, en este tipo de compresores la compresin del aire se realiza en dos etapas por medio de un solo pistn, de los denominados diferenciales y, dado que el compresor va provisto de dos pistones, el caudal de aire suministrado es prcticamente el doble del que proporcionara un compresor de dos pistones de simple efecto. La Fig. 6-9 nos muestra la forma en que se realiza el ciclo, pudindose apreciar como el compresor aspira aire exterior por filtros F. Para pasar el aire a las cmaras de compresin, es necesario que las vlvulas de aspiracin VA-1 se abran, lo que se realiza de forma automtica , pues, al descender el pistn, se

crea un vaco en las cmaras de compresin C-1 y, debido a la presin atmosfrica, resultan empujadas dichas vlvulas, dejando pasar el aire hasta que los pistones llegan al punto muerto inferior (MI); al iniciar los pistones su ascenso, aumenta la presin en las cmaras C-1 obligando a las vlvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba las cmaras de compresin. Como los pistones siguen su ascenso, el aire aspirado es comprimido hasta que la presin vence la fuerza de las vlvulas de escape VE-1, con lo que stas se abren, dejando pasar el aire comprimido al refrigerador R, que es enfriado por medio de un ventilador. El compresor comprime el aire en dos etapas, pero antes de realizarse la segunda, enfra el aire, prcticamente hasta la temperatura ambiente con lo que se obtiene un mayor rendimiento y un aire ms fro a la presin final. Segn esto, el aire en la primera etapa se le comprime a pocos Kg. de presin , luego se enfra y, seguidamente, se realiza la segunda etapa o de alta presin. El ciclo de aspiracin compresin y escape al depsito es igual que para la etapa de baja presin, aunque , en este caso, las cmaras de compresin C-2 son ms pequeas, pues, al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas, ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cmaras C-1 igualmente sucede con las vlvulas, que pueden ser mas pequeas por necesitar menos superficie de paso (en algunos tipos se colocan para aspiracin de baja, dos vlvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiracin y escape de alta , una para cada caso ) .

DISPOSICIN DE LOS CILINDROS En los compresores de cilindros, o a pistn los fabricantes suelen utilizar diversas formas de montaje para los mismos, siendo las ms frecuentes las que se de tallan en la figura 6-10 y que son : 1) disposicin vertical, 2) horizontal,

3) en L o en ngulo (90) y 4) de dos cilindros opuestos, debiendo tambin incluir la disposicin en V muy adoptada para los compresores pequeos. Los compresores verticales slo se utilizar para potencias bastante pequeas, ya que los efectos de machaqueo relativamente importantes producidos por esta disposicin conducen al empleo de fundaciones bastante pesadas y voluminosas, en contraposici6n de las disposiciones horizontales o en ngulo, las cuales presentan cualidades de equilibrio tales que el volumen de las fundaciones se reducen muchsimo . Para compresores pequeos, la disposicin en V es la mas empleada . Para compresores grandes de doble efecto, se recurre a la forma en L o en ngulo, con el cilindro de baja presin vertical y el de alta presin horizontal.

TABLA DE CARACTERSTICAS TCNICAS DE LOS COMPRESORES A PISTN En las tablas que siguen, se resumen a ttulo de informacin, las caractersticas y datos necesarios para la eleccin del tipo adecuado de compresor a pistn, entre los diversos modelos mencionados . Todos ellos son para trabajar a una presin comprendida entre 6 y 7 Kg./cm2, la presin mxima de 8 Kg./cm, establecida como base general, indica la presin lmite a la que pueden trabajar, no siendo, por supuesto, recomendable hacer que un compresor trabaje constantemente a su presin mxima. (Ver Pg. 14). COMPRESORES ROTATIVOS

Se denominan compresores rotativos a aquellos grupos que producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empujan el aire desde la aspiracin hacia la salida, comprimindolo. Se distinguen los siguientes tipos: - De tornillo : esencialmente se componen de un par de rotores que tienen lbulos helicoidales de engrane constante. - De paletas : el rotor es excntrico en relacin a la carcasa o el cilindro, y lleva una serie de aletas que se ajustan contra las paredes de la carcasa debido a la fuerza centrfuga. - Tipo Roots : consisten en una envolvente elptica con una rueda de paletas giratoria.

COMPRESORES DE TORNILLO El estudio del primer compresor rotativo de tornillo, lo realiza en 1934 el profesor Alf Lysholm .El principio de funcionamiento de este compresor est esquematizado en la figura 6-15. Lo que esencialmente constituye el compresor de tornillo, es un par de rotores que tienen lbulos helicoidales de engranaje constante. Los rotores van montados en un crter de hierro fundido provisto de una admisin para aire en un extremo y una salida en el otro. El tornillo macho tiene normalmente cuatro lbulos y el hembra seis. El tornillo macho ha girado 1/4, el hembra 1/6 de revoluciones, en cada una de las figuras de] diagrama (Fig. 6-15) . Segn giran los rotores , los espacios que hay entre los lbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisin y el incremento de volumen experimentado provoca un descenso de presin, con lo que dichos espacios empiezan a llenarse de aire (A). Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presin neumtica en el aire entrante; no hay bomba de aceite. Cuando los espacios interlobulares estn completamente cargados de aire, la rotacin , que prosigue, cierra el orificio de admisin y comienza la compresin (B) El volumen de aire que hay entre los rotores en engrane continuo sufre an mayor reduccin (E). Cuando se alcanza la presin final a que se somete el aire, el espacio interlobular queda conectado con el orificio de salida (D). la

mezcla descargada de aire/aceite pasa por un separador que elimina las partculas de aceite. Entonces fluye el aire limpio por la tubera neumtica

Como estos compresores pueden girar a mayor velocidad que los dems resultan apropiados especialmente en instalaciones que necesitan gran capacidad de aire comprimido.

Compresor a tornillo en proceso de construccin COMPRESORES DE PALETAS. Los compresores rotativos de paletas (Fig.6-16) pueden ser de una o de dos etapas. Los de una etapa alcanzan presiones efectivas de 0,5 a 4 Kg./cm2, y los de dos etapas, presiones de 3 a 8 Kg./cm2; el volumen de aire oscila entre 100 a 2500 N m3/h Su funcionamiento est ilustrado en la Fig. 6-16. El rotor R. que es excntrico respecto a la carcasa por efecto de la fuerza centrfuga. Debido a la posicin excntrica de los cojinetes del rotor, en cada revolucin las aletas se deslizan hacia fuera y hacia dentro de las ranuras del mismo.

El volumen creado entre dos aletas disminuye durante la rotacin hacia la cmara de presin, desde donde se suministra el aire comprimido. Un compresor de paletas es una mquina equilibrada, apropiada para la conexin directa a un motor de velocidad relativamente alta. Sin embargo, su bajo rendimiento le impide competir con los compresores de pistn en la mayora de los casos Es apropiado para trabajos en los que slo se necesita baja presin. Adems, con el uso, su rendimiento disminuye y el consumo de lubricante es elevado.

COMPRESORES TIPO ROOTS Los compresores Roots (Fig. 6-17) conocidos tambin con el nombre de soplantes tienen un amplio campo de aplicacin para bajas presiones. Estos compresores tienen dos rotores de igual forma, por lo cual no pueden realizan compresin interior ya que el volumen de las cmaras de trabajo no disminuye durante la rotacin. El retorno de presin. que tiene lugar en la cmara de trabajo al efectuarse la apertura hacia la cmara de presin, requiere mayor consumo de potencia que en el caso de la compresin interior, por lo cual no se deben alcanzar compresiones muy superiores a los 0,8 Kg./cm . Ello se debe a la razn citada y, adems a que se producirn prdidas demasiado elevadas a travs de los intersticios al ser relativamente cortas las lneas de cierre entre rotor y carcasa. Con compresores de este tipo se pueden alcanzar elevaciones de presin de unos 2 Kg./cm resultando adecuado especialmente su montaje sobre camiones-silo para la impulsin neumtica de materiales a granel, debido a su suave funcionamiento y a su favorables dimensiones constructivas.

NUEVOS DESARROLLOS EN LOS COMPRESORES ROTATIVOS a) De paletas El empleo industrial de los compresores de paletas quedaba limitado, por sus propias peculiaridades, para ciertos casos particulares. Estn considerados como compresores de una etapa para presiones de hasta 5 Kg./cm , y su bajo rendimiento les impeda competir con los compresores de pistn en la mayora de los casos; por ello, su utilizacin solamente era recomendada para trabajos en los que , nicamente se necesitase baja presin . Sin embargo , por los aos setenta, dado l avance tecnolgico experimentado por el aire comprimido, se empiezan a comercializar compresores de paletas que alcanzan presiones mximas (a pleno caudal en la descarga del grupo) de.8 Kg./cm y volmenes de aire que oscilan entre 90 y 515 N m/h, para una potencia nominal del motor entre los 15 y 75 CV. Poseen una ventaja muy a tener en cuenta : dado el alto nivel de ruido que producen los compresores de pistn , y es la insonorizacin grupo por medio de un dispositivo que baja sensiblemente el nivel sonoro de la central de aire . Por otro lado, el arcaico diseo del compresor de pistn queda marginado y se configura un modelo industrial de atrayente aspecto, que sigue la lnea cubista en su formato, con una carcasa metlica que agrupa todos los elementos, desde el depsito de aire hasta el cuadro de maniobras de arranque directo . La notable disminucin de la temperatura mxima del aire en la descarga para una temperatura ambiente de 20 C , que se sita entre los 100 C permite utilizar el aire comprimido tal y como fluye del compresor, sin necesidad de aplicarle un refrigerador posterior. Sin embargo , en caso de necesitar un aire fro para su utilizacin la adicin de un refrigerador posterior enfriado por agua o por aire no alcanza las proporciones de un refrigerador normal, debido a que el salto trmico es menor que para los compresores de pistn. Dado que en este tipo de compresores la descarga se efecta sin pulsaciones, puede eliminarse la necesidad de un depsito de aire , la regulacin asegura una presin constante en la descarga para un caudal variable de 0 a 100%. Si la regulacin de la presin se efecta a 7 Kg./cm2, sta vara slo de 7 Kg./cm2 a plena carga hasta 7,35 Kg./cm2 a caudal nulo. Funcionamiento El aire exterior es introducido en el rotor monobloque del compresor , a travs de los paneles filtrantes exteriores que se encuentran en chasis metlico del compresor , y es recogido por un ventilador que est montado sobre el acoplamiento flexible motor compresor . La accin del ventilador impulsa aire al compresor por medio del filtro de aspiracin , al mismo tiempo que asegura la refrigeracin del aceite en el radiador y proporciona un enfriamiento suplementario. al motor , ya que el compresor rotativo de paletas esta refrigerado por aceite.

La tubuladura de aspiracin se encuentra a la derecha del cilindro , y la de descarga a la Izquierda. El rotor gira alrededor de un eje excntrico. En la aspiracin, las paletas, que se aplican contra las paredes del cilindro por efecto de la fuerza centrfuga, deslizan sus ranuras hasta el punto de mnima excentricidad, situado en la parte alta del cilindro. El aire aprisionado en el volumen comprendido entre dos paletas consecutivas en comprimido cuando la rotacin contina y el volumen disminuye. En la parte alta del cilindro, donde comienza la compresin, se inyecta una cierta cantidad de aceite a travs de los orificios calibrados y de los alojamientos de los rodamientos de rodillos. Este aceite, filtrado y refrigerado, absorbe el calor producido por la compresin, segn puede verse en la figura 6-18 representativa del principio de compresin .

b) De tornillo Desde que se construy el primer prototipo de compresor rotativo de tornillo, hasta nuestros das, el referido compresor ha sufrido una evolucin industrial considerable. Uno de los rasgos definitivos de estos primeros compresores a tornillo era que todos funcionaban con cmaras de compresin libres de aceite. A fines de la dcada de los 50 se produjo otra innovacin: el uso del compresor a tornillo con inyeccin de aceite en las cmaras de compresin. Este tipo de compresor a tornillo fue pensado, en principio, para uso en unidades porttiles, pero ms tarde pas a emplearse en versiones estacionarias. Sin embargo, los compresores de tornillo tenan algunos factores especficos que contribuan a limitar su campo de operaciones, tales como rotura de rotores si ocurran dificultades en su marcha, percances sensibles en los rodamientos, incidencia del diseo del perfil de los rotores en las caractersticas de eficiencia, nivel de ruido bastante alto y de elevada frecuencia, por cuyas razones la utilizacin de un compresor de tornillo quedaba relegada a instalaciones que necesitaban gran capacidad de aire comprimido.

La bsqueda de nuevos perfeccionamientos para el compresor a tornillo dio origen a una cuidadosa investigacin en el diseo de una nueva generacin de compresores a tornillo, con la intencin de eliminar aquellas desventajas. Las principales caractersticas de las mejoras obtenidas son: a) La adopcin de un nuevo perfil de rotor para mejorar la seguridad mecnica y mejor eficacia, particularmente en unidades de menor capacidad. b) Cierre de la estanquidad de grafito sobre fundicin. c) El uso de un sistema especial de refrigeracin para los elementos del compresor, a fin de asegurar una expansin uniforme entre la carcasa y los rotores bajo todo tipo de condiciones de funcionamiento. La Fig. 6-19 muestra el nuevo aspecto de los compresores rotativos de tornillo dentro de un chasis metlico que centraliza todos los componentes que integran su funcionamiento.

Regulacin Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que flucta, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal vara entro dos valores lmites ajustados (presiones mxima y mnima). Regulacin de marcha en vaco a) Regulacin por escape a la atmsfera b) Regulacin por aislamiento de la Regulacin de carga parcial a) Regulacin de velocidad de rotacin b) Regulacin por estrangulacin de la Regulacin por intermitencias

aspiracin c) Regulacin por apertura de la aspiracin

aspiracin

Regulacin de marcha en vaco: a) Regulacin por escapo a la atmsfera En esta simple regulacin se trabaja con una vlvula reguladora de presin a la salida del compresor. Cuando en el depsito (red) se ha alcanzado la presin deseada, dicha vlvula abre el paso y permite que el aire escape a la atmsfera. Una vlvula antirretorno impide que el depsito se vace (slo en instalaciones muy pequeas). b) Regulacin por aislamiento de la aspiracin En este tipo de regulacin se bloquea el lado de aspiracin. La tubuladura de aspiracin del compresor est cerrada. El compresor no puede aspirar y sigue funcionando en el margen de depresin. Esta regulacin se utiliza principalmente en los compresores rotativos y tambin en los de mbolo oscilante. Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superior c) Regulacin por apertura de la aspiracin Se utiliza en compresores de mbolo de tamao mayor. Por medio de una mordaza se mantiene abierta la vlvula de aspiracin y el aire circula sin que el compresor lo comprima. Esta regulacin es muy sencilla. Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" Regulacin de carga parcial e) Regulacin de la velocidad de rotacin El regulador de velocidad del motor de combustin interna se ajusta en funcin de la presin de servicio deseada, por medio de un elemento de mando manual o automtico. Si el accionamiento es elctrico, la velocidad de rotacin puede regularse de forma progresiva empleando motores de polos conmutables. No obstante, este procedimiento no es muy utilizado. b) Regulacin del caudal aspirado Se obtiene por simple estrangulacin de la tubuladura de aspiracin. El compresor puede ajustarse as a cargas parciales predeterminadas. Este sistema se presenta en compresores rotativos o en turbocompresores. Regulacin por Intermitencias Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio (funciona a plena carga o est desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presin Pmax. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor mnimo Pmin. Los momentos de conexin y desconexin pueden ajustarse mediante un presstato. Para mantener la frecuencia de conmutacin dentro de los lmites admisibles, es necesario prever un depsito de gran capacidad.

Regulacin intermitente COMPRESORES AXIALES El aire en un compresor axial, fluye en la direccin del eje del compresor a travs de una serie de labes mviles o labes del rotor acoplados al eje por medio de un disco y una serie de labes fijos o labes del estator acoplados a la carcasa del compresor y concntricos al eje de rotacin. Cada conjunto de labes mviles y labes fijos forman una etapa del compresor. El aire es tomado por el conjunto de labes mviles e impulsado hacia atrs en sentido axial y entregado al conjunto de labes fijos con una mayor velocidad. Los labes fijos o labes del estator actan como difusor en cada etapa, transformando la energa cintica del aire en energa potencial en forma de presin y a su vez, dan al flujo el ngulo adecuado para entrar en los labes mviles de la siguiente etapa.Cada etapa de un compresor axial produce un pequeo incremento en la presin del aire, valores que rara vez superan relaciones de 1.1:1 a 1.2:1 (4). Un mayor incremento de presin en un compresor axial se logra instalando varias etapas, presentndose una reduccin en la seccin transversal a medida que el aire es comprimido. (Haga click sobre la grfica para ver la animacin)

Compresor axial Algunas de las ventajas ms importantes de los compresores axiales frente a los compresores centrfugos, especialmente para aplicaciones aeronuticas, son

Eficiencias mximas debidas al efecto ram que se presenta como consecuencia de su diseo axial. Mayores relaciones de presin obtenibles mediante mltiples etapas de compresin. Una menor rea frontal y en consecuencia menor resistencia al avance. Menores prdidas de energa debido a que no existen cambios considerables en la direccin del flujo de aire.

Desventajas ms importantes frente a los compresores centrfugos. Difcil manufactura y altos costos de produccin.

Peso relativamente mayor al del compresor centrfugo por la necesidad de un mayor nmero de etapas para la misma relacin de presin. Alto consumo de potencia durante el arranque. Bajo incremento de presin por etapa.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN COMPRESOR AXIAL Es comn encontrar compresores axiales en los cuales se instala a la entrada una serie de labes gua que actan como toberas, a travs de los cuales hay una disminucin en la presin esttica del aire y un incremento en la velocidad. Los labes gua se instalan con un ngulo especfico de tal forma que vara la direccin del flujo de aire, dndole una componente tangencial a la velocidad en la direccin del movimiento del rotor. En la animacin se muestra el comportamiento del flujo a travs de los labes gua y la primera etapa del compresor en la cual los labes mviles y los labes fijos tienen la misma geometra.

El flujo de aire entra a los labes mviles del compresor con velocidad y ngulo absoluto de entrada iguales a la velocidad y ngulo absoluto de salida de los labes gua . La velocidad del flujo con respecto a los labes mviles o velocidad relativa de entrada ser la resta vectorial de la velocidad absoluta de entrada y la velocidad del labe (Vb). (Haga click sobre la figura para verla en tamao completo)

Tringulos de velocidades en una etapa de un compresor axial Suponiendo que la componente axial de la velocidad (Vf ) del flujo de aire a travs del compresor es constante, el trabajo del compresor producir un

cambio en la magnitud y direccin de la velocidad absoluta y por lo tanto una variacin en sus componentes en la direccin de volteo

BIBLIOGRAFIA. http://www.proyectosfindecarrera.com/tipos-compresores.htm http://sitioniche.nichese.com/compresor.html http://sitioniche.nichese.com/tipos.html es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(mquina) http://www.itc.edu.co/carreras_itc/mantenimiento/aire/compresores.htm http://www.relacind.com.ar/airproductstornillo.htm http://html.rincondelvago.com/compresores.html http://www.monografias.com/trabajos23/bombas-y-compresores/bombas-ycompresores.shtml#compresor