Un compresor es una máquina capaz de transformar diferentes energías ( fuerza muscular, la electricidad o la energía proporcionada por motores de combustión interna) en energía neumática(aire comprimido).
Los compresores producen y almacenan el aire comprimido, y regulan su suministro al circuito donde están conectados los diferentes dispositivos que funcionan con aire comprimido.
Los compresores toman el aire del exterior a través de un conducto en cuyo interior se encuentra un filtro en el que quedan atrapadas las impurezas que lleva el aire en suspensión (polvo)
Este aire es comprimido en la cámara de compresión y enviado a un depósito, o acumulador, que dispone de una salida regulable del aire que lo conecta con el circuito de la instalación neumática; asimismo, también lleva incorporada una salida, o un grifo, con el fin de eliminar el agua procedente de la condensación. Todos los compresores de instalaciones neumáticas disponen de los siguientes dispositivos de seguridad y control del aire comprimido: preostato, válvula de seguridad del depósito y regulador depresión.
El preostato es un manómetro con un regulador, que está calibrado para una determinada presión. Su función consiste en mantener la presión del interior del depósito dentro de unos márgenes, conectando y desconectando el dispositivo de compresión del aire.
La válvula de seguridad del depósito es un dispositivo calibrado para soportar una determinada presión. Cuando la presión del depósito supera la presión de calibración, se abre la válvula dejando escapar el aire al exterior. Este dispositivo es de vital importancia para evitar que reviente el depósito como consecuencia de una excesiva presión del aire almacenado en él.
El regulador de presión es un elemento que cumple la función de controlar la presión del aire que se envía al circuito, para lo que dispone de una llave de paso y de un manómetro que indica la presión de salida.
Funcionamiento de un compresor
Al encender el equipo el compresor recibe una señal eléctrica proveniente de un interruptor incorporado al conjunto evaporador del equipo de aire acondicionado. A su vez, el embrague acciona todo el sistema de compresión (pistones, cámara, válvula, etc). Como resultado, la baja presión del gas freón 12, proveniente del evaporador, es transformada en alta presión (presión de descarga). Este gas de alta presión es enviado al condensador.
El compresor mantiene su funcionamiento hasta que la temperatura del sistema alcanza el nivel deseado, desactivándose mediante una señal recibida del termostato. Cuando la temperatura aumenta nuevamente, el termostato vuelve a accionar el compresor.
Partes de un compresor
Tipos de compresores
En función del sistema que empleen para comprimir el aire, los compresores se pueden clasificar en alternativos (o de émbolo) y rotativos (o giratorios).
Compresores alternativos
Compresores alternativosLos 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 sólo cilindro en el que una sóla cara del pistón es la que actúa sobre el gas (simple efecto).
Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de la presión 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 daría tiempo para reparar o reemplazar las válvulas 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 válvulas que se acoplan con sus asientos y entre la empaquetadura y la biela. Todas estas partes están sujetas a desgaste por fricción.
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 durarán más. Hay que tener cuidado de no lubricar en exceso, porque la carbonización del aceite en las válvulas puede ocasionar adherencias y sobrecalentamiento. Además, 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 más grandes en los compresores con cilindros lubricados son la suciedad y la humedad, pues destruyen la película de aceite dentro del cilindro.
La mejor forma de evitar la mugre es utilizar coladores temporales en la succión para tener un sistema limpio al arranque. La humedad y los condensables que llegan a la succión del compresor se pueden evitar con un separador eficaz colocado lo más cerca que sea posible del compresor. Si se va a comprimir un gas húmedo, habrá que pensar en camisas de vapor o precalentamiento del gas de admisión, corriente abajo del separador.
Las características principales que tienen los compresores alternativos son:
- Son muy ruidosos.
- El flujo de aire es discontinuo.
- El mantenimiento no es demasiado costoso.
- Generan altas presiones con un volumen moderado.
- Están desapareciendo del mercado, generalmente sustituidos por compresores de tornillo.
Requieren lubricación, tanto las válvulas, como los pistones y los cojinetes. Los compresores alternativos contemplan dos diferentes zonas según la aplicación del lubricante: el cárter y los cilindros. Es por esto, que dividiremos los tipos de compresores según su lubricación sea:
- De cárter y cilindros al mismo tiempo.
- Del cárter.
- De los cilindros.
Las fugas por la empaquetadura se deben enviar a un sistema de quemador o devolverlas a la succión. Los compresores lubricados pueden necesitar tubos separados para lubricar la empaquetadura, aunque en los cilindros de diámetro pequeño quizá no se requieran. Las empaquetadoras de teflón sin lubricación suelen necesitar enfriamiento por agua, porque su conductividad térmica es muy baja. Si se manejan gases a temperaturas inferiores a IOIF, el fabricante debe calcular la cantidad de precalentamiento del gas mediante recirculación interna.
Esto significa que se necesitará un cilindro un poco más 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 más de 300 HP; suelen ser de velocidad constante. El control de la velocidad se logra mediante válvulas descargadoras, y estas deben ser del tipo de abatimiento de la placa de válvula o del tipo de descargador con tapón o macho. Los descargadores que levantan toda la válvula de su asiento pueden crear problemas de sellamiento. La descarga puede ser automática 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 polimerización, salvo que se tomen las precauciones adecuadas
CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES ALTERNATIVOS
* Por el número de etapas: Los compresores se pueden clasificar, atendiendo al estilo de actuar la compresión, de una o dos etapas.
- Compresores de una etapa.- Se componen básicamente de un cárter con cigüeñal, pistón y cilindro. Para su refrigeración llevan, en la parte exterior, aletas que evacuan el calor por radiación y convección; se utilizan en aplicaciones en donde el caudal está limitado y en condiciones de servicio intermitente, ya que son compresores de pequeñas potencias. En estos compresores, la temperatura de salida del aire comprimido se sitúa alrededor de los 180ºC con una posible variación de ±20ºC.
- Compresores de dos etapas: El aire se comprime en dos etapas; en la primera (de baja presión BP) se comprime hasta una presión intermedia pi = 2 a 3 bars, y en la segunda (de alta presión AP), se comprime hasta una presión de 8 bars. Estos compresores son los más empleados en la industria cubriendo sus caudales una extensa gama de necesidades. Pueden estar refrigerados por aire o por agua. El aire comprimido sale a unos 130ºC con una variación de ± 15ºC.
* Por el modo de trabajar el pistón
- De simple efecto: Cuando un pistón es de simple efecto, Fig I.19a, trabaja sobre una sola cara del mismo, que está dirigida hacia la cabeza del cilindro. La cantidad de aire desplazado es igual a la carrera por la sección del pistón.
- De doble efecto.- El pistón de doble efecto trabaja sobre sus dos caras y delimita dos cámaras de compresión en el cilindro. El volumen engendrado es igual a dos veces el producto de la sección del pistón por la carrera. Hay que tener en cuenta el vástago, que ocupa un espacio obviamente no disponible para el aire y, en consecuencia, los volúmenes creados por las dos caras del pistón no son iguales.
- De etapas múltiples: Un pistón es de etapas múltiples, si tiene elementos superpuestos de diámetros diferentes, que se desplazan en cilindros concéntricos. El pistón de mayor diámetro puede trabajar en simple o doble efecto, no así los otros pistones, que lo harán en simple efecto. Esta disposición es muy utilizada por los compresores de alta presión.
- De pistón diferencial: El pistón diferencial es aquel que trabaja a doble efecto, pero con diámetros diferentes, para conseguir la compresión en dos etapas, Fig I.19d. Su utilidad viene limitada y dada la posición de los pistones está cayendo en desuso.
* Por el número y disposición de los cilindros:
En los compresores de cilindros, o a pistón, los fabricantes acostumbran a utilizar diversas formas de montaje para éstos, siendo las más frecuentes la disposición vertical, la horizontal, en L ó en ángulo a 90º, y de dos cilindros opuestos, debiendo también incluir la colocación en V muy adoptada para los compresores pequeños.
-Para compresores grandes de doble efecto, se recurre al formato en L o en ángulo, con el cilindro de baja presión vertical y el de alta presión horizontal.
máxima establecida del orden de (8÷10) bar, que indica la presión límite a la que puede trabajar, no siendo recomendable el que un compresor trabaje constantemente a su presión máxima.
Puesta en marcha y parada de los compresores alternativos
1. Comprobar líneas, válvulas, juntas, etc.
6. Poner en carga el compresor, primero al 25%, después 50% y por último al 100%.
2. Cerrar la válvula de la línea de aspiración, abrir el by-pass y después cerrar la línea de impulsión.
3. Parar el motor o turbina que mueve el compresor.
4. Si el compresor va a estar parado unos días, el eje del pistón se debe proteger con una capa de aceite contrala corrosión.
5. Antes de la nueva puesta en marcha se debe sacar el aceite del cárter y poner uno nuevo.
Partes de un compresor alternativo
Aplicaciones:
Los compresores herméticos alternativos son usados para aplicaciones de Refrigeración comercial y Aire Acondicionado con R22, R407C, R134a, R404A y R507A, Con capacidades nominales desde 1kW hasta 24kW.
Por ejemplo la gama de compresores GEEP (serie MPZ) de 1-cilindro está disponible en versiones monofásicos y trifásicos con conexiones soldadas. Estos compresores son diseñados para aplicaciones de media temperatura de evaporación (MBP) con refrigerantes R404A y R507A. Los compresores alternativos Maneurop (series MT, MTZ, NTZ y VTZ) cubren una gama muy amplia. Estos compresores de 1-, 2-, y 4 cilindros están disponibles en versiones monofásicos y trifásicos y se suministran siempre con conexiones rotolock. El rango también incorpora compresores de velocidad variable, tipo VTZ así como unidades tándem producidas en fábrica. Los compresores Maneurop son adecuados para montajes en paralelo (racks).
Principal Fabricante de los compresores alternativos
Compresor alternativo tipo K
Compresor altenativo generico
Compresores rotativos
Igual que los compresores alternativos, los compresores rotativos funcionan por desplazamiento positivo.
Es una máquina en la que el gas es comprimido por la acción dinámica de las paletas giratorias de uno o más rodetes. El rodete logra esta transmisión de energía variando el momento y la presión del gas. El momento (relativo a la energía cinética) se convierte en energía de presión útil al perder velocidad el gas en el difusor del compresor u otro rodete.
Un compresor de este tipo está constituido esencialmente por dos partes:
• El rodete, el cual impulsa el gas.
• La carcasa, que primero conduce el gas hasta el rodete y después lo recibe de él a una
presión mayor.
Compresores rotativos
Según el flujo interno de gas dentro del compresor clasificaremos los compresores en:
• Compresores centrífugos: En ellos el flujo de gas es radial y la transferencia de energía
se debe predominantemente a un cambio en las fuerzas centrifugas actuantes sobre el gas.
• Compresores axiales: En ellos el flujo de gas es paralelo al eje del compresor. En ellos el gas es comprimido en pasos sucesivos. Cada paso está compuesto por una corona móvil solidaria al rotor y otra fija perteneciente a la carcasa. La energía se transfiere al gas en forma de momento cinético por la corona móvil, para pasar a continuación a la fija donde transforma su velocidad en presión.
Debido al hecho de que en la industria los compresores axiales no son de uso extendido, referiremos toda la explicación hacia los compresores centrífugos. Las características de funcionamiento de un compresor centrifugo pueden expresarse, como en el caso de las bombas centrífugas, mediante curvas características que muestran la variación de la carga desarrollada (y del rendimiento) frente al caudal volumétrico, para cada velocidad de giro, tal y como aparece en la figura.
El único punto de trabajo en el que el compresor puede actuar de forma que suministra la presión necesaria es el punto de intersección con la curva característica del sistema. En la figura también se indica que existe una capacidad mínima para cada velocidad por debajo de la cual la operación es inestable.
Esta inestabilidad viene acompañada por un ruido característico denominado “surge”, por lo que la capacidad mínima se llama “límite de surge”. La inestabilidad se debe a la forma de la curva presión-capacidad, que alcanza un máximo para un valor de la capacidad que corresponde aproximadamente al 50% de la capacidad para el rendimiento máximo y después disminuye rápidamente al tender la capacidad a cero. Si en un momento dado la capacidad disminuye de forma que la presión cae por debajo del máximo, la presión en la tubería de descarga superará la desarrollada por el compresor en ese instante y el flujo se invertirá momentáneamente.
Al disminuir aún más la capacidad la presión en la tubería de descarga descenderá y el compresor volverá a descargar, produciéndose así la oscilación característica de la operación por debajo del límite de bombeo.
Características del compresor rotativo
Ventajas del compresor rotativo:
− En el rango de 1 a 100 m3/s (según cual sea la razón de compresión) es el más
conveniente desde el punto de vista económico, pues basta una sola unidad.
− Se le pueden conseguir variaciones relativamente grandes de la capacidad sin que varíe
mucho la presión de descarga.
− Ocupan relativamente poco espacio.
− Flujo continuo y sin pulsaciones.
− Se pueden conectar directamente bian a un motor eléctrico o a una turbina movida
por vapor.
− Largos periodos de tiempo entre reparaciones u operaciones de mantenimiento.
− No hay contaminación del gas por aceite lubricante.
Desventajas:
− La presión de descarga depende del peso molecular del gas: un cambio imprevisto de
la composición puede modificar grandemente la presión de descarga (demasiado baja o
demasiado alta).
− Se necesitan velocidades de giro muy altas.
− Aumentos relativamente pequeños de la pérdida de carga en la tubería de impulsión
pueden proocar grandes reducciones de la capacidad.
− Se necesita un sistema complicado para evitar las fugas y para la lubricación.
Ejemplo de aplicación
Como ejemplo de aplicación podemos referir un mecanismo compuesto por un bloque con dos o más cilindros dispuestos tangencialmente al eje giro, en los que se desplazan los pistones actuados por el extremo exterior de una palanca de dos brazos, que bascula sobre un eje central, el brazo interior va provisto de una acanaladura, en la que se desliza la espiga de una manivela.
El bloque y el resto de los mecanismos giran acoplados a un propulsor y la manivela permanece fija a la estructura.
El aire comprimido de esta forma, sale al exterior por una junta rotativa acoplada en el eje de giro.
Este mecanismo acoplado al eje propulsor de un vehículo tiene aplicación para:
* Recuperar Energía
* Retener vehículos pesados
Fabricante
Compresores de aire con tornillo rotativo, serie QRS 5-15HPCHICAGO PNEUMATIC
Desarrollado para alto rendimiento, eficiencia y confiabilidad, la nueva línea QRS de compresores de tornillo de Chicago Pneumatic cumple con los requerimientos de aire comprimido de los talleres más exigentes y suministrando una instalación completa de aire comprimido. El sistema de aire está listo para conectar, alambrado y probado. Todas las conexiones han sido optimizadas para minimizar la caída de presión y reducir el peligro de fugas de aire.
Silenciosos por diseño
Con un encierro de bajo sonido y un abanico innovador de enfriamiento, la serie QRS de Chicago Pneumatic ofrece el nivel de ruido más bajo disponible, permitiendo la instalación en virtualmente cualquier sitio del taller.
Rendimiento excepcional
Con una combinación de tecnología eficiente de tornillo rotativo y una alta eficiencia TEFC (motor totalmente encerrado con enfriamiento por abanico), los QRS ofrecen bajo consumo de energía. Aire comprimido libre de impulsos es ideal para pintura y aplicaciones de enderezado.
Servicio operacional 100% continuo
Con su sencillo concepto de compresión y enfriamiento de contacto continuo, el compresor de tornillo rotativo puede operar con carga completa las 24 horas del día, durante 7 días a la semana, mientras que todos los compresores alternativos son diseñados para cumplir operaciones intermitentes.
Compacto y completo
Con su diseño compacto y un funcionamiento silencioso, el compresor QRS se puede instalar prácticamente en cualquier parte del taller. Su diseño integrado suministra aire de calidad, limpio, fresco y seco que protege sus herramientas y equipo de enderezado de humedad, suciedad y calor. El sistema de enfriamiento de aceite QRS, el arrancador A-T-L, el motor TEFC, el encierro amortiguador de ruido y el tanque receptor, todos son instalados y probados en la fábrica.
Mantenimiento sencillo y de bajo costo
Sin partes con desgaste, los QRS aumentan su confiabilidad, reducen el mantenimiento y aseguran una operación libre de problemas. Ninguna preocupación por anillos, válvulas, insertos, bushings y pistones. Intervalos extendidos de servicio ahorran tiempo y dinero. Un práctico panel permite un fácil acceso a los componentes internos.
Disponibles en 3, 5, 7, 10 y 15 HP. Todos son montados, entubados, alambrados y probados en un solo paquete listo para una fácil instalación.
Resumen de ventajas
*Bajo mantenimiento
*100% servicio continuo
*Bajo consumo de energía
*Operación más silenciosa (Ud. puede trabajar al lado)
*Aire más limpio y más seco (elimina todo el agua)
*Puede ser instalado por su electricista
*Puede ser instalado en cualquier parte (no necesita cuarto separado)
*Totalmente montado y probado en fábrica.
La “Rangeability” o campo de control de caudales que la válvula es capaz de regular manteniendo la curva característica inherente es en la válvula lineal de 15 a 1 o de 30 a 1. Si bien teóricamente podría ser infinita, las dificultades de fabricación las limitan a ese valor.
en la que:
en la que:
El valor de este coeficiente dependerá del tamaño relativo de la válvula con relación al de la tubería y de la resistencia de la tubería con relación al conjunto . 
H 1 es la pérdida de carga disponible para la válvula, H 2 la producida en la tubería en el tramo comprendido entre P 2 y P 3, y H es la caída total en el sistema. 
Hemos agregado el subíndice i para denotar su característica inherente . 
