Compresores de émbolo o pistón (alternativos) (página 2)

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Las válvulas: Las válvulas son
mecanismos automáticos colocados en la aspiración e
impulsión de cada uno de los cilindros que permiten el
flujo del gas en una
sola

  dirección, bien sea hacia dentro del
cilindro (aspiración), bien hacia fuera del mismo

  (impulsión). Estos mecanismos actúan por
diferencia de presión,
aunque en ciertas

condiciones pueden ser ayudadas por resortes.

·         En la
operación de los compresores es
imprescindible evitar la entrada de líquido en los
cilindros, dado que las válvulas sufren enormemente en
estos casos, siendo la principal causa de ruptura de las
mismás.

Accionamiento motor:

Los compresores se accionan, según las exigencias, por
medio de un motor eléctrico o de explosión interna.
En la industria, en
la mayoría de los casos los compresores se arrastran por
medio de un motor eléctrico. Generalmente el motor gira un
número de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular
el movimiento a
través de un sistema de
transmisión compuesto en la mayoría de los casos
por un sistema de poleas y
correas.

Motor: Es la máquina que convierte
energía en movimiento o trabajo
mecánico transportando esta energía a los pistones
por medio de poleas y correas.

Pistón: es el encargado de comprimir al
aire. Cuando se
le aplica una energía mecánica determinada por medio de un motor
este empieza a realizar un movimiento de vaivén
absorbiendo, comprimiendo y descargando el aire hacia el
tanque.

El cilindro: El está, unido a la biela
mediante un bulón. Para conseguir el cierre
herrnético entre el cilindro y el pistón,
éste está provisto de dos o tres segmentos cilindro
es el recipiente por el cual se desliza el pistón en
movimiento alternativo. El pistón tiene forma de vaso
invertido y (o aros), colocados en unas ranuras en su parte
superior.

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  Los cilindros: Dependiendo del tipo de
compresor, éstos pueden ser de simple o doble Efecto,
según se comprima el gas por una o las dos caras del
pistón. Pueden existir, además, uno o varios
cilindros por cada una de las etapas que   tenga el
compresor.

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  La hermeticidad durante la compresión se
mantiene gracias a la acción
de los segmentos del pistón. Estos elementos
consistirán en unos finos aros metálicos 
abiertos ubicados en la pared del cilindro, dentro de unas
pequeñas hendiduras dispuestas para tal fin. El

Segmento por su diseño
se encontrará haciendo presión en todo
momento contra la pared cilindro minimizando así las
pérdidas perimetrales proporcionando la   
hermeticidad requerida en el equipo.

Biela y manivela: es el que genera el recorrido
del pistón produciendo el movimiento de vaivén.
Produciendo el recorrido del pistón.

Un cigüeñal: es un eje
con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas
que, aplicando el principio del mecanismo de biela – manivela,
transforma el movimiento rectilíneo alternativo en
rotatorio y viceversa. Los cigüeñales se utilizan
extensamente en los motores
alternativos, donde el movimiento lineal de los pistones dentro
de los cilindros se trasmite a las bielas y se transforma
en un movimiento rotatorio del
cigüeñal

Presión:

También se distinguen dos conceptos:
La presión de servicio es la
suministrada por el compresor o acumulador y existe en las
tuberías que alimentan a los consumidores.
La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de
trabajo considerado.
En la mayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar).
Por eso, los datos de servicio
de los elementos se refieren a esta presión.

Importante:

Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es
necesario que la presión tenga un valor
constante. De ésta dependen :

– la velocidad
– las fuerzas
– el desarrollo
secuencial de las fases de los elementos de trabajo.

Presóstato:

El presóstato también es
conocido como interruptor de presión. Es un aparato que
cierra o abre un circuito eléctrico
dependiendo de la lectura de
presión de un fluido o gas.

Operación:

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se
mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión
baja un resorte empuja el pistón en sentido
contrario y los contactos se separan.

Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de
disparo del presóstato al aplicar más o menos
fuerza sobre
el pistón a través del resorte. Usualmente tienen
dos ajustes independientes: la presión de encendido y la
presión de apagado.

No deben ser confundidos con los transductores de
presión (medidores de presión), mientras estos
últimos entregan una señal variable en base al
rango de presión, los presóstatos entregan una
señal apagado/encendido únicamente.

Manómetro:

Refrigeración

Por efecto de la compresión del aire se desarrolla
calor que debe
evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle,
se adoptará la refrigeración más apropiada.

En compresores pequeños, las aletas de
refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los
compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que
evacua el calor.

Figura

Cuando se trata de una estación de compresión de
más de 30 kW de potencia, no
basta la refrigeración por aire. Entonces los compresores
van equipados de un sistema de refrigeración por
circulación de agua en
circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos de una
instalación mayor con torre de refrigeración. No
obstante, una buena refrigeración prolonga la
duración del compresor y proporciona aire más
frío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias,
incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u
operar con menor potencia

Refrigerante (tubos aleteados)  su  objetivo
es  de aumentar la superficie de intercambio y mejorara la
transferencia de calor produciendo el descenso de temperatura
del gas.

Regulación por Intermitencias
(interruptor)Con este sistema, el compresor tiene dos
estados de servicio (funciona a plena carga o está
desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al
alcanzar la presión Pmax. Se conecta de nuevo y el
compresor trabaja, al alcanzar el valor mínimo Pmin.

Los momentos de conexión y desconexión pueden
ajustarse mediante un presóstato. Para mantener la
frecuencia de conmutación dentro de los límites
admisibles, es necesario prever un depósito de gran
capacidad.

Figura 21: Regulación intermitente

Filtración por superficie: Funciona por
el principio de estrangulación en el que todas las
partículas mayores al tamaño de los poros son
retenidas.

La principal ventaja es que una solución simple y
económica. La desventaja es que filtra únicamente
partículas sólidas, y no fluidos (sin embargo,
algunos fluidos se filtran con un estrangulador

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Sistema de filtros: Resulta de vital importancia para el
correcto funcionamiento de los compresores que los filtros
estén dentro de las condiciones de trabajo de los mismos.
Por ello es necesario vigilar que las pérdidas de carga en
los filtros estén dentro de las establecidas, pues de lo
contrario implica que el filtro está sucio con la
consiguiente pérdida de eficiencia del
mismo y del propio compresor disminuyendo su
aspiración.

 Características del alternativo

  El compresor alternativo es uno de los tipos que mayor
rendimiento alcance en la mayoría de las aplicaciones.
Adicionalmente se le puede dotar de un sistema de control de carga
con objeto de mantener su rendimiento a carga parcial.

  La practica totalidad de los gases
comerciales pueden tratarse con este tipo de compresor, al no
presentar problemas con
gases corrosivos.

 Los cilindros de compresión son generalmente del
tipo lubricado, aunque si la necesidades del proceso lo
requieren se puede ir a un tipo no lubricado.

  En compresores donde la relación de
compresión es muy elevada, la compresión se realiza
en varios pasos. De esta forma se pretende reducir el perfil de
temperatura del sistema, consiguiendo un mejor control del
mismo.

  Con el objeto de compensar las fuerzas de inercia de
los pistones y otros elementos móviles que provocan
vibraciones en el equipo, se instalan sistemas de
equilibrado del equipo, tales como volantes de inercia,
cigüeñales contrarrotantes, etc.

  Los compresores alternativos deben ser alimentados con
gas limpio, recomendose el uso de filtros en la alimentación. No
permiten trabajar con gases que puedan arrastrar gotas de
líquido con ellos, aunque sí con vaporizado siempre
que no exista el riesgo de
condensación dentro del cilindro. La presencia de
líquido dentro del cilindro es peligrosa para el equipo,
ya que al ser incompresible el cigüeñal de la
máquina puede resultar dañado al intentar hacerlo.
Adicionalmente la lubricación de las paredes del cilindro
puede ser destruida por el líquido que pudiera entrar en
él.

Para solucionar el problema en la alimentación al
compresor se instalan depósitos K.O: Drum o separadores de
gotas, en los que se retira el posible contenido líquido
que pudiera arrastrar el gas de alimentación.

Los compresores alternativos suministran un flujo pulsante de
gas. En algunas aplicaciones esto es contraproducente por lo que
se dispone de Este problema se soluciona disponiendo a la salida
del compresor un depósito antipulsante, en el que se
atenúan las variaciones de presión en el flujo.

Comparaciones

Compresor
rotativo multicelular

Un rotor excéntrico gira en el interior de un
cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y
de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus
dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal
prácticamente uniforme y sin sacudidas principales
características q no se observan en los alternativos ya
que es todo lo contrario.

Compresor
alternativo

Actualmente el máximo numero de pistones es de  8
(9 en algún caso). Antiguamente, estos compresores
tenían hasta 16 pistones pero dejaron de fabricarse con la
entrada del compresor de tornillo del cual se pensó
erróneamente, que podría desbancar al compresor
alternativo en todos los frentes y de hecho, se emplearon
masivamente en el rango de 80 a 4.000 m3/h. En la actualidad, se
aprecia una recuperación importante de los compresores
alternativos de hasta  400m3/h así como la vuelta a
filosofías, que algunos consideraban obsoletas, tales como
el accionamiento por correas, que como veremos más
adelante, cuenta con indudables ventajas.

Características de los compresores de
tornillo

La principal característica de este tipo de compresores
es que pueden trabajar con

corrientes gaseosas que contengan una cierta cantidad de
líquido.

Este tipo de bombas requieren
el uso de aceite de lubricación, sirviendo
adicionalmente

como líquido de sello.

  En un compresor de aire de tornillo rotativo, dos
rotores de comprimir el aire dentro de una carcasa. Estos
compresores de aire no tienen válvulas en el mecanismo de
compresión por lo q se diferencia de loa alternativos. En
lugar de ello, el compresor de aire rotativo de tornillo comprime
el aire de refrigeración con aceite. El
petróleo también sella el interior de la
carcasa. El uso de petróleo para enfriar y comprimir el aire
mantiene a la máquina de trabajo, en su mayor capacidad.
Estos compresores de aire pueden estar constantemente corriendo
sin sobrecalentamiento lo cual es una gran ventaja q no presenta
el alternativo ya que en estos su motor se puede recalentar
produciendo su ruptura. 

  Muchos industriales compresores de aire son los
compresores rotativos de tornillo, porque pueden correr durante
largos períodos de tiempo, y son muy fáciles de
mantener. Además, la salida del aire de un compresor de
aire de tornillo rotativo es lisa y libre de los impulsos que se
pueden encontrar en otros modelos de
compresor de aire. Además, estos modelos son
pequeñas, compactas máquinas que aún
están en condiciones de salida de un gran volumen de aire
a un fuerte poder en los
alternativos en cambio cuando
su poder aumenta también lo hace todos sus componentes
tanto el motor como su cuerpo, el compresor de tornillo, tienen
una vida muy larga y no se suelen llevar a cabo
rápidamente. Es un aceite libre de tornillo rotativo
compresor de aire modelo.

Este tipo de compresor de aire usos extremos en lugar de
aceite para enfriar y comprimir el aire. Esto es prefecto para
situaciones que requieren de petróleo
de aire libre, tales como la hora de utilizar un compresor de
aire con una pistola de pintura en
aerosol. También puede comprar compresores de aire
refrigerado por agua que utiliza el diseño de tornillo
rotativo, sin el petróleo.

·   

 Compresores
axiales

La alta eficiencia y la capacidad más elevada son las
únicas ventajas importantes que tienen los compresores de
flujo axial sobre las maquinas alternativas, para las
instalaciones estacionarias. Su tamaño y su peso menores
no tienen mucha valor, tomando en cuenta, sobre todo, el hecho de
que los precios son
comparables a los de las maquinas alternativas diseñadas
para las mismas condiciones. Las desventajas incluyen una gama
operacional limitada, mayor vulnerabilidad a la corrosión y la erosión y
propensión a las deposiciones.

Compresores de Aire
Centrífuga

Compresores centrífugos también la descarga de
aire a alta presión, pero lo hacen utilizando una
centrifugadora. Una rotación de la cuchilla de aire se
basa en la máquina, y convierte el desplazamiento del
aire, la creación de una alta presión de descarga.
Las corrientes de aire continuamente a través de la
centrífuga compresor de aire, que se convirtió en
un popular compresor de aire modelo industrial, debido a la mayor
capacidad asociados a los usos compresores de aire industriales.
Un compresor de aire centrífugo no utiliza el ambiente para
enfriar el aire como los alternativos. Sin embargo, el
funcionamiento del motor de la máquina hace uso de aceite
de lubricación. Estos compresores rotan a velocidades muy
altas, lo que crea problemas de seguridad un
inconveniente q el alternativo no posee, y hace de este un modelo
industrial más que un modelo para el hogar como se lo
utiliza al alternativo.

Ventajas:

1.            
La ausencia de piezas rozantes en la corriente de
compresión permite trabajar un largo tiempo entre
intervalos de mantenimiento,
siempre y cuando los sistemas auxiliares de aceites lubricantes y
aceites de sellos estén correctos.

2.            
Se pueden obtener grandes volúmenes en un lugar de
tamaño pequeño. Esto puede ser una ventaja cuando
el terreno es muy costoso.

3.            
Su característica es un flujo suave y libre de
pulsaciones.

Desventajas:

1.            
Los compresores centrífugos son sensibles al peso
molecular del gas que se comprime. Los cambios imprevistos en el
peso molecular pueden hacer que las presiones de descarga sean
muy altas o muy bajas esta característica no la comparte
con el compresor de tipo alternativo.

2.            
Se necesitan velocidades muy altas en las puntas para producir la
presión. Con la tendencia a reducir el tamaño y a
aumentar el flujo, hay que tener mucho más cuidado al
balancear los motores y con los materiales
empleados en componentes sometidos a grandes esfuerzos.

3.            
Un aumento pequeño en la caída de presión en
el sistema de proceso puede ocasionar reducciones muy grandes en
el volumen del compresor.

4.            
Se requiere un complicado sistema para aceite lubricante y aceite
para sellos.

1] Turbina del Compresor
2]entrada de gas(aire)
3]Mezcla comprimida que va hacia los cilindros
4]Eje o flecha, o que debe mantenerse lubricado; con aceite que
le llega del motor
5]cubierta de la turbina
6]Turbina el cargador
7]Salida de gases, hacia el sistema exterior
8]Cubierta del compresor
9]Rodaje balero o cojinete
10]soporte del compresor

Especificaciones técnicas:

Gas ha ser comprimido o transportado.

Caudal requerido.

Presión requerida de trabajo.

Lugar donde va a operar.

Temperatura del gas.

Tiempo de trabajo.

Tipo de gas requerido (limpio o no).

Densidad del gas.

Tamaño del dispositivo.

Desgraciadamente no existe un método
infalible para la correcta elección del compresor  ya
que como podemos observar son muchas las partes que intervienen y
por tanto, muchos los puntos de vista. En cualquier caso, y tal y
como veremos a continuación, existen ciertos conceptos que
ayudan y deben ser tenidos en cuenta. Los pilares fundamentales
para una correcta elección podríamos definirlos y
ordenarlos del modo que se refleja:

• Fiabilidad mecánica: Evidentemente, lo que
  quieren todas las partes implicadas en la elección de un
  compresor es que éste no se rompa ya que de suceder
  esto, el más afectado sería el cliente final
  al que no sólo se le rompe un compresor sino que
  también se le para toda la línea de producción. En consecuencia, el cliente
  final reclamará al instalador y éste al proveedor
  y será para todos ellos un gran problema. Por tanto, un
  compresor debe ser fiable y funcionar correctamente.
• Rendimiento energético: Una vez que tenemos
  la seguridad de que el compresor es robusto, nuestra principal
  preocupación debería ser el consumo de
  energía eléctrica que el compresor necesita para
  producir lo que demanda el
  cliente final. No olvidemos que el compresor se paga una vez
  pero la energía que éste consume, se
  pagará por cada minuto que funcione. En algunos casos,
  las diferencias de consumo eléctrico entre los
  compresores disponibles en el mercado son
  muy importantes sobrepasando incluso el 15%. Por tanto, este
  factor debe ser tenido en cuenta.

Hasta aquí el cliente final presupone que todas las
opciones encima de la mesa cumplen con estos requisitos. Un
análisis más profundo nos
demostrará que también existen ciertos matices que
hacen de la diferencia entre opciones un punto muy importante a
tratar.

• Precio: Este factor, suele ser situado
  erróneamente en primer lugar por ser la principal
  preocupación del que realiza la inversión pero si tenemos en cuenta las
  diferencias de precios entre las distintas opciones del mercado
  y la incidencia que éstas tienen en el funcionamiento
  del sistema, seguro que
  concluimos que no merece la pena situar el precio en el
  primer lugar. Dicho de otro modo, el negocio se hace con la
  producción, no con el ahorro en la
  inversión.

El compresor alternativo en la industria puede ser reemplazado
por el compresor a tornillo a continuación se ven las
ventajas y desventajas de cada uno.

Ventajas del compresor alternativo

• Precio hasta un 50% más barato que su equivalente en
  compresor de tornillo.
• Mejor
  COP a cargas parciales.
• Mantenimiento frecuente pero sencillo y conocido por
  prácticamente todo el personal
  mecánico: El mantenimiento de un compresor alternativo
  se realiza cada 10.000 horas aproximadamente y varía
  según potencia y fabricante. Como norma, podemos decir
  que a menor potencia menor mantenimiento.
• Sigue siendo el compresor que más se emplea en el
  frío comercial.

Inconvenientes del compresor
alternativo

• Regulación de capacidad por etapas. Frecuentes
  mantenimientos: Relación 2.5 = 1.
• Temperaturas de descarga más elevadas lo que implica
  más consumo de aceite: Esta afirmación se basa en
  los sistemas de separación de aceite empleados con
  más frecuencia Para obtener los mismos niveles de
  separación que en un compresor de tornillo es necesario
  que el sistema sea más sofisticado.

Ventajas del compresor de tornillo

• Es el compresor más empleado en refrigeración
  industrial.
• Cuenta con menos mantenimiento: Relación 2.5 =
  1
• Cuenta con menos partes móviles y por tanto
  susceptibles de problemas.
• Mejor
  COP al 100% de capacidad.

Inconvenientes del compresor de
tornillo

• Precio
• Mano de obra especializada para su mantenimiento

Fiabilidad mecánica: El compresor de tornillo
cuenta con menos piezas en desgaste y menos mantenimiento.

 Rendimiento energético: El compresor de
tornillo tiene un rendimiento superior al alternativo cuando la
instalación se encuentra a plena producción.

 Precio: El precio del compresor alternativo es
menor que el del compresor de tornillo.

Bibliografía

Ensi- Pierri-

Autor:

Daniel Morales

C.E.M Nº 95 Armando Novelli.

Cinco Saltos Rio Negro.