Compresores

Compresores

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

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.

Existen diferentes tipos de compresores, pero los más utilizados en industria son:

— Alternativos (de simple o de doble efecto y de una o dos etapas);

— Centrífugos y axiales (de varias etapas);

— Rotativo (de tornillo)

Compresores alternativos

Los compresores alternativos son máquinas de desplazamiento positivo en las cuales sucesivas cantidades de gas quedan atrapadas dentro de un espacio cerrado y, mediante un pistón, se eleva su presión hasta que se llega a un valor de la misma que consigue abrir las válvulas de descarga.

El elemento básico de compresión de los compresores alternativos consiste en un solo cilindro en el que una sola cara del pistón es la que actúa sobre el gas (simple efecto).

Existen unidades en las que la compresión se lleva a cabo con las dos caras del pistón (doble acción), actuando de la misma forma que si tuviéramos dos elementos básicos de simple efecto trabajando en paralelo dentro de una misma carcasa.

El ciclo de trabajo del compresor se divide en cuatro etapas que son las que se reflejan a continuación:

• Comienzo de la compresión. El cilindro se encuentra lleno de gas.

• Etapa de compresión. El pistón actúa sobre la masa de gas reduciendo su volumen original con un aumento paralelo de la presión del mismo. Las válvulas del cilindro permanecen cerradas.

• Etapa de expulsión. Justo antes de completar la carrera de compresión la válvula de descarga se abre. El gas comprimido sale del cilindro, debido a su propia presión, a través de la válvula de descarga. Antes de alcanzar el final de carrera la válvula de descarga se cierra dejando el espacio libre del cilindro lleno de gas a la presión de descarga.

• Etapa de expansión. Durante esta etapa tanto la válvula de descarga como la de entrada permanecen cerradas. El pistón comienza la carrera de retroceso, el gas contenido dentro del cilindro sufre un aumento de volumen con lao que la presión interior del sistema se reduce. Antes de llegar al punto de que la válvula de admisión al cilindro se abre.

• Etapa de admisión. El pistón durante esta etapa retrocede provocando una depresión en la interior del cilindro que es compensada por la entrada de gas fresco a través de línea de admisión. Justo antes de llegar al punto inferior de la carrera la válvula de admisión se cerrará, volviendo al estado A) con lo que comienza un nuevo ciclo.

Este tipo de compresores usa válvulas de tipo automático accionadas por resortes, que abren solamente cuando existe la suficiente presión diferencial sobre la misma. Las válvulas de admisión abren cuando la presión dentro del cilindro es ligeramente inferior a la presión de entrada del gas. Las válvulas de escape abren cuando la presión en el cilindro es ligeramente superior a la presión en la línea de descarga.

En ciertas aplicaciones se hacen necesario el empleo de altas relaciones de compresión (relación entre la presión absoluta de admisión del gas y la presión absoluta del gas en la descarga) haciendo complicado el verificar la compresión en una sola etapa debido a la alta temperatura alcanzada por el gas en la descarga.

Así se hace necesario recurrir a combinar en serie varios elementos básicos de compresión configurando así una unidad multietapa, en la que la compresión del gas se verificará en dos o más pasos. El gas normalmente se refrigera entre etapas con objeto de reducir su temperatura y volumen antes de entrar en la siguiente etapa.

Cabe hacer notar que cada etapa está constituida por un compresor en sí mismo. Este se dimensiona para operar en serie con uno o más elementos compresores básicos y aunque todos ellos pueden estar alimentados de una misma fuente de energía, siguen siendo compresores separados.

Características

-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 práctica 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, recomendándose el uso de filtros en la alimentación. No permiten trabajar con gases que puedan arrastrar gotas de líquido con ellos, aunque

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