Compresores2
- 1. Compresores Se llama compresores a las máquinas que sirven para comprimir los gases. Un compresor es una máquina térmica de fluido que está construida para aumentar la presión d e una s us t a nc i a y d e s p l a za r c i e r t o t i p o d e f l ui d o s llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores, ésta energía es adquirida por el fluido en forma de energía cinética y presión (energía de flujo). Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el flui do en el cual el trabajo ejerci do por el compresor es transferi do a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando supresi ón y energía cinética i m p ul s á nd o l a a f l ui r , s u f l ui d o d e t r a b a j o e s c o m p r e s i b l e , p o r e l l o s u f r e n u n c a m b i o a p r e c i a b l e d e densidad y generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y sopladores los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan supresión, densidad o temperatura de manera considerable. Se utiliza principalmente en aires acondicionados. Estructura de los compresores Los elementos pri nci pales de esta estructura son: motor, cuerpo, tapas, enfriador y árboles, el cuerpo y las tapas del compresor se enfrían por el agua. Los elementos constructivos tienen ciertas particularidades. Para disminuir las pérdi das de energía de la fri cci ón mecáni ca de los extremos de las placas c o nt r a e l c ue r p o e n e s t e s e c o l o c a n d o s a ni l l o s d e d e s c a r g a q ue g i r a n libremente en el cuerpo. A la superficie exterior de estos se envía lubricación. Al girar el motor los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se desli zan parci almente por la superfi ci e i nteri or de estos; los ani llos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo. Al fin de disminuir las fuerzas de fricción en las ranuras las placas se colocan no radicalmente sino desviándolas hacia adelante en dirección de la rotación. El ángulo de desviación constituye 7 a 10 grados, en este caso la
- 2. dirección del a f ue r za q ue a c t úa s o b r e l a s p l a c a s p o r l a d o d e l c ue r p o y l o s a ni l l o s d e descarga se aproxima a la dirección de desplazamiento de la placa en la ranura y la fuerza de fricción disminuye. Para disminuir las fugas de gas a través de los huelgos axiales, en el buje del motor se colocan anillos de empacaduras apretados con resortes contra las superficies de las tapas. Por el lado de salida del árbol a través de la tapa, se ha colocado una junta de prensa estopas con dispositivo tensor de resortes. El compresor está compuesto por: bielas (barras), pistones, embobinado, bomba de lubricación, anillos de lubricación, anillos de presión, aceite, sedaso o plato, cigüeñal, carter, bobinas, terminales que son siempre en conexiones de tipo estrella o estrella delta. Utilización Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como: Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton. Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento. Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas. L a s m á q ui na s p a r a c o m p r i m i r y m o ve r g a s e s t i e ne n t a nt a s a p l i c a c i o ne s c o m o necesidades de gases a diferentes presiones, se presentan en todo tipo de actividades i nd us t r i a l e s . L a s a p l i c a c i o ne s m á s c o no c i d a s s o n l a s d e l o s s i s t e m a s d e a i r e acondi ci onado en todo ti po de ed i fi ci os y reci ntos. Se apli can, tambi én, para el enfriamiento de motores eléctricos, motores de combustión interna, en motores turbo, t r a ns f o r m a d o r e s , g e ne r a d o r e s , e t c . S e us a n p a r a ha c e r c i r c ul a r l o s g a s e s d e combusti ón en las calderas y máqui nas de vapor. Se apli can en los si stemas de
- 3. transporte neumáti co y en mucho s procesos i ndustri ales, como la cri ogeni a, la siderurgia, en diferentes procesos químicos, etc. Tipos de Compresores Clasificación según el método de intercambio de energía: Hay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos realizan el mismo trabajo: toman oxígeno de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo regresan para ser reutilizado. El compresor de desplazamiento positivo. Las dimensiones son fijas. Por cada movimiento del eje de un extremo al otro tenemos la misma reducción en volumen y el correspondiente aumento de presión (y temperatura). Normalmente son utilizados para altas presiones o poco volumen. Por ejemplo el inflador de la bicicleta. También existen compresores dinámicos. El más simple es un ventilador que usamos para aumentar la velocidad del oxígeno a nuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se requiere mucho volumen de oxígeno a baja presión. El compresor de émbolo: es un compresor atmosférico simple. Un vástago impulsado por un motor (eléctrico, diésel, neumático, etc.) es impulsado para levantar y bajar el émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento hacia abajo del émbolo, el oxígeno es introducido a la cámara mediante una válvula. En cada movimiento hacia arriba del émbolo, se comprime el oxígeno y otra válvula es abierta para evacuar dichas moléculas de oxígeno comprimidas; durante este movimiento la primera válvula mencionada se cierra. El oxígeno comprimido es guiado a un tanque de reserva. Este tanque permite el transporte del oxígeno mediante distintas mangueras. La mayoría de los compresores atmosféricos de uso doméstico son de este tipo. El compresor de tornillo: Aún más simple que el compresor de émbolo, el compresor de tornillo también es impulsado por motores (eléctricos, diésel, neumáticos, etc.). La diferencia principal radica que el compresor de tornillo utiliza dos tornillos largos para comprimir el oxígeno dentro de una cámara larga. Para evitar el daño de los mismos tornillos, aceite es insertado para mantener todo el sistema lubricado. El aceite es mezclado con el oxígeno en la entrada de la cámara y es transportado al espacio entre los dos tornillos rotatorios. Al salir de la cámara, el oxígeno y el aceite pasan a través de un largo separador de aceite donde el oxígeno ya pasa listo a través de un pequeño orificio filtrador. El aceite es
- 4. enfriado y reutilizado mientras que el oxígeno va al tanque de reserva para ser utilizado en su trabajo. Sistema pendular Taurozzi: consiste en un pistón que se balancea sobre un eje generando un movimiento pendular exento de rozamientos con las paredes internas del cilindro, que permite trabajar sin lubricante y alcanzar temperaturas de mezcla mucho mayores. Reciprocantes o alternativos: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semi-herméticos o abiertos. Los de uso doméstico son herméticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. Los de mayor capacidad son semi-herméticos o abiertos, que se pueden desarmar y reparar. Rotativo de paletas: en los compresores de paletas la compresión se produce por la disminución del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotativo cuyo eje no coincide con el eje de la carcasa (ambos ejes son excéntricos). En estos compresores, el rotor es un cilindro hueco con estrías radiales en las que las palas (1 o varias) comprimen y ajustan sus extremos libres interior del cuerpo del compresor, comprimiendo así el volumen atrapado y aumentando la presión total. Rotativo-helicoidal (tornillo, screw): la compresión del gas se hace de manera continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadas potencias, solamente. Roto dinámicos o turbo máquinas: utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez éstos se clasifican en axiales.