Compresores

Los compresores reciprocantes

INTRODUCCIÓN

Los compresores reciprocantes comprimen gas mediante la reducción del volumen del gas retenido dentro de un cilindro. Esto hace que el flujo manejado en los procesos de compresión reciprocante no es continuo Los compresores reciprocantes son ampliamente utilizados en la industria petrolera venezolana, sobre todo en aquellos casos donde los caudales de alimentación pueden ser variables.

Clasificación

Los compresores reciprocantes se clasifican de a cuerdo a su campo de aplicación en

Compresores de aire de servicio

Este tipo de compresores son diseñados para comprimir aire que es utilizados en talleres e industria en general para suministrar aire para accionamiento de herramientas neumáticas, fuente de energía para transportar otros líquidos usando el principio del eyector, limpieza o extracción de polvos, etc.

Compresores de aire de instrumentos

Corresponde a los compresores que se utilizan para comprimir aire utilizado para accionamiento de instrumentos de medición y control

Compresores de gas de trabajo Pesado

A este tipo se clasifican los grandes compresores utilizados para comprimir gases de uso en procesos industriales y en la industria del gas natural, con elevado consumo de potencia.

Los compresores reciprocantes industriales se clasifican de acuerdo a su velocidad de rotación en:

- Compresores de baja velocidad: Cuando operan entre 300 y 600 RPM. Estos compresores se utilizan en proyectos de larga duración (aproximadamente 20años).

- Compresores de alta velocidad: Cuando operan entre 850 y 1000 RPM. Su campo de aplicación son proyectos con una duración relativamente corta (aprox 10 años)

Los compresores reciprocantes industriales operados con motores de combustión interna alternativos se clasifican de acuerdo a su conexión con el elemento matriz en:

Compresores de cuerpos separados u opuestos balanceados: Los pistones de compresión están colocados opuestamente unos a otros, acoplados a un cigüeñal distinto al del motor. La energía se obtiene de una unidad motriz independiente, que le suministra la energía necesaria a los cilindros de compresión para realizar el trabajo de compresión del gas (figura 2). Los compresores de cuerpos separados son típicos de unidades que trabajan a alta velocidad. En ellos se pueden hacer cambios en la unidad motriz cuando lo exijan las necesidades de potencia.

- Compresores Integrales: Cuando los pistones de compresión y los del motor están acoplados al mismo cigüeñal. Los compresores recíprocantes integrales normalmente trabajan a baja velocidad. Ellos poseen la ventaja de que necesitan menos espacio de instalación que los compresores de cuerpos separados. Sin embargo, en éstos últimos el grado de dificultad para cambiar los pistones es menor que en los compresores integrales.

Los compresores se clasifican de acuerdo a la lubricación como:

Compresores lubricados: Requieren de uso de lubricante para reducir la fricción y el desgaste

Compresores no lubricados. Ni el cilindro ni las válvulas requieren el uso de lubricante las partes móviles se fabrican de materiales autolubricantes, que reducen la fricción

Los compresores se clasifican según los lados del pistón que realizan compresión en:

Compresores de simple efecto: Son aquellos donde el pistón comprime por un solo lado

Compresores de doble efecto: Son aquellos donde el pistón comprime por ambos lados

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

Ciclo teórico

El proceso teórico que sufre el gas dentro de un cilindro de un compresor reciprocante consiste en un aumento de presión y posterior descarga durante la reducción del volumen por parte del pistón cuando se mueve del punto muerto inferior al punto muerto superior. Luego durante el movimiento de retorno del pistón se produce una expansión del gas que queda dentro del cilindro al final del recorrido del pistón y finalmente succión del gas.

Teóricamente se asume que la compresión y la expansión ocurren politrópicamente siguiendo la relación (PVn=C). La descarga y la succión ocurren a presión constante

La entrada de gas durante la succión y la salida durante la descarga se controlan mediante válvulas anti-retorno (check) instalada en aberturas ubicadas en el cilindro (ver figura 5). El instante cuando abren o cierran las válvulas esta controlado por el desequilibrio de fuerzas que se producen debido a la presión de¡ gas entre las dos caras M plato, el resorte de la válvula, la fuerza de arrastre de¡ gas y la fuerza adhesiva originada por la viscosidad de¡ aceite durante el inicio de¡ levantamiento. (Ver figura 6). Por lo tanto el instante de apertura puede variar si cambian estas fuerzas.

Ciclo real

Durante el ciclo del gas dentro del cilindro los procesos no ocurren idealmente, sino que están afectados por fenómenos que producen un incremento del trabajo del ciclo, alterando el diagrama. Estos fenómenos son: fugas a través de las válvulas de succión y descarga, fuerzas generadas por la inercia del gas y los componentes de las válvulas, caídas de presión a través de las válvulas, calentamiento y transferencia de calor del gas y fugas internas de gas a través del pistón.

Además, de los diagramas P-V como el mostrado en la figura 7 se construyen los diagramas P-a (Presión-Angulo de giro del cigüeñal) como el de la figura 8. Estos diagramas son los que se obtienen experimentalmente usando equipos de adquisición de datos que reciben la señal de sensores de presión instalados dentro del cilindro y un sensor angular colocado en el cigüeñal.

COMPONENTES DEL COMPRESOR RECIPROCANTE

En la figura 9 se muestra un corte de un compresor industrial integral, donde se muestran los componentes principales

El compresor separado esta formado por dos partes el cuerpo (frame) y los cilindros. En el cuerpo esta ubicado el cigüeñal, la biela y la cruceta. El cilindro contiene el pistón, las válvulas, el vástago con su sello, el bolsillo

Bancada, Skild y fundación

Los compresores se instalan sobre skid y estos sobre fundaciones. Las funciones de los skid son:

*Transmitir

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