SECADORES TÉRMICOS

En el proceso de secado térmico se elimina el agua libre y parte del agua capilar que
permanece en el fango tras la deshidratación mecánica. El agua intracelular y
molecular es más difícil de extraer, y requiere mucho más energía que el necesario en
procesos convencionales de secado térmico. Por lo tanto el producto final seco todavía
contiene un cierto porcentaje de agua (típicamente del 1 al 3%).
Durante proceso de secado térmico el fango experimenta diversos cambios
estructurales, distinguiéndose las siguientes etapas:
- Etapa de ebullición libre (hasta el 40%), durante la cual la estructura y la
circulación del lodo siguen siendo estables.
- Etapa plástica (del 40 hasta el 60%), durante la cual el lodo llega a ser muy
pegajoso y difícil de manejar, ya que se apelmaza y bloquea los sistemas de
desplazamiento por el interior del secadero.
- Etapa granular (desde el 60 al 80%), durante la cual el lodo comienza
espontáneamente a formar gránulos. Sin embargo, durante esta etapa el lodo
puede seguir siendo algo pegajoso.
- Etapa de endurecimiento (a partir del 80%), durante la cual el lodo se va
endureciendo alcanzando la dureza final del producto. En esta etapa, si el lodo no
es conducido convenientemente, se produce polvo debido al desgaste.
Figura 3.1 Composición típica de un fango previamente deshidratado
En la figura 3.2 se muestra la variación de la energía necesaria en el proceso de
secado en función de la sequedad del fango, observándose mayores consumos de
energía cuando el fango atraviesa la fase plástica, también llamada fase pastosa.


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AQUI LES PRESENTO EL SIGUIENTE MANUAL
MANUAL DE REFRIGERACIÓN

SECADORES FRIGORIFICOS

Resumen del secador frigorífico
    El aire comprimido está saturado generalmente con humedad relativa de 100% despúes del tratamiento por compresor, post-enfriador, separadores de gas/agua y tanque de aire comprimido. Este aire no se debe usarlo directamente porque en él hay impurezas como aceite, partículas sólidas, entonces necesita tratamientos de secado y de purificación.
En la industria han existido tres formas para secar, ellos son,
1)Aprovecha el adsorbente que puede adsorber opcionalmente el vapor de agua en aire comprimido , como secador por adsorción.
2) Aprovecha la característica de delicuescencia de unas sustancias químicas, como secador por delicuescencia.
3)La presión parcial de vapor de agua depende de la temperatura del aire comprimido , podemos secar el aire comprimido bajando la temperatura, como secador frigorífico.
    En los tres tipos secadores arriba mencionados, el secador por delicuescencia casi se han caido en desuso.Pero hoy día el secador por adsorción y el secador frigorífico se usa muy ampliamente.
    Comparando con el secador adsorbente,el secador frigorífico tiene sus propias características.
1)No hay consumo de aire comprimido—— la mayoría de los clientes no requiere muy serio el punto de rocío, entonces el secador frigorífico puede ahorrar mas nergía que el adsorbente.
2)No hay desgaste de las válvulas——el secador adsorbente tiene los problemas de válvulas de conmutación. No existe éste problema generlamente aunque hay válvulas también en el secador frigorífico,
3)No necesita agregar y cambiar el adsorbente regularmente.
4)Con ruidos bajos——el secador adsorbente tiene mucho ruido cuando  bajar la presión de funcionamiento, pero el secador frigorifico no tiene.
5)El mantenimiento es fácil,solo necesita limpiar La red de filtro a tiempo.
6)No se demanda mucho el pre-tratamiento del aire originario , los separadores de uso general puede satisfacer el requisito de la entrada del aire para secador frigorífico.
    El punto de rocío del aire comprimido tratado por secador frigorífico está sólo mayor de 0 ℃, pero él de secador adsorbente puede llegar mucho mas bajo.En algunas aéreas de aplicación,el secador frigorífico no es capáz de alcanzar el requisito del aire en unas tecnologías, como en instrumentos y medidores automáticos o en fabricas electrónicas.
    Los secadores frigoríficos de nuestra empresa se clasifican en tres formas.Hay tipo por viento o por agua según la forma de condensación.Hay tipo de alta temperatura o de norma temperatura según la temperatura de la entrada del aire.Hay tipo baja presión（0.3-0.6MPa）, norma presión(0.6Mp-0.95MPa） o alta presión（≥1.0MPa） según la presión de trabaja.
los párametros técnicos principales del secador frigorífico son：
——flujo volumétrico（Nm 3 /min)
——temperatura de la entrada del aire（ ℃）
——presión de trabaja MPa)
——pérdida de presión(MPa)
——potencia de compresor o del secador (Kw)——incluida la potencia del motor del ventilador del condensador para el secador frigorífico por viento.
——consumo del agua de enfriamiento(t/h) o la cantidad del viento de enfriamiento (m 3 /h)
——punto de rocío（ ℃）
    El punto de rocío está relacionado con el estado de la entrada del aire y el ambiente, por eso no decimos su punto de rocío solo, sino lo puntualizamos el punto de rocío que baja las condiciciones de trabajo nominales.
la teoría de trabajo del secador frigorífico
    En el artículo que se llama aire y aire comprimido ya sabemos que la cantidad del vapor de agua está decidida por la temperatura del aire comprimido . Puede reducir el contenido de humedad por bajar la temperatura del aire comprimido manteniendo su presión, asi los vapor de agua se condensan en líquidos. El secador frigorífico tiene sistema frigorífico.
    Su sistema frigorífico es de tipo comprimido, está compuesta fundamentalmente de compresor frigorífico, condensador, evaporador y válvula de expansión. Éstos componentes se juntan con tuberías y forma un sistema hermética.El refrigerante fluye circuratorio en éste sistema , se convierte en estado y hace el cambio térmico con el aire comprimido y medio de enfriamiento.su proceso de trabajo es como la diagrama siguiente,
    El compresor aspira el refrigerante de baja presión (baja temperatura) desdel evaporador en su cilindro, el refrigerante se levanta su presión y temperatura al mismo tiempo por la compresión y despúes se comprime al condensador en el que se produce el intercambio térmico entre el refrigerante y el medio de enfriamiento. Asi el calor de refrigerante se trae por medio de enfriamiento y el refrigerante se convierte en estado líquido.Éste líquido se transporta hasta la válvula de expansión y está a bajas temperatura y presión despues de ser expansionado. En el evaporador,el refrigerante absobe el calor del aire comprimido y se vaporiza, al mismo tiempo el vapor de agua en el aire comprimido se condensa en estado líquido. Despúes el refrigerante se aspira otra vez al compresor,así termina su circuito con cuatro proceso como compresión, condensación, represa y vaporización.
    En el sistema frigorífico ,el evaporador es el equipo de transportar el frío, el refrigerente dentro absorbe el calor del aire comprimido y se realiza la sequedad.El compresor es el corazón, absorbe, comprime y transporta el vapor de refrigerante.El condensador es el equipo de emitir el calor, se traen mediante medio de enfiamiento(agua o viento) los calores absorbido en evaporador y convertidos desde la potencia del compresor . La válvula de reguladora baja la temnperatura y hace la represa al mismo tiempo controla y regula la cantidad que fluye al evaporador, además divide el siatema en parte de alta presión o de baja presión.Excepto los componentes arriba mencionados, secador frigorífico RSL incluida también válvula de regulación de capacidad, el protector de alta o baja presión, drenaje automático, sistema de control, etc.
Componentes de secador frigorífico
    Para realizar la sequedad y ahorrar la energía,un secador frigorífico típico tiene otros componentes tales como：
1)parte de enfriamiento y congelado：pre-enfriador, (intercambiador térmico de aire - aire), evaporador (intercambiador térmico de aire - refrigerante),
2)Parte de separación y de expulsa para agua y gas：separador de agua y gas, drenaje automático.
3)Parte frigorífico：comprespr frigorífico, condensador, evaporador, válvula de expansión, válvula de regulación de capacidad (capacidad frigorífica), válvula electromagnético, interruptor de presión, control de presión(válvula de regulación de agua), tanque de almecenaje de agua,filtro de refrigerante, válvula de cierre para refrigerante,etc.
4)Parte eléctrica：interruptor de funcionamiento, contactar electromagnético, relé, calentador auxiliar de compresor, panel de control y otros componentes.
5)Parte de medidores：medidor de presión para la entrada y la salida del aire comprimido, medidor de presión para el refrigerante, etc.
pre-enfriamiento
    Los mayores secadores frigoríficos tiene pre-enfriador, es un intercambiador térmico de aire-aire,es de tipo tubular.
    Su función principal es la recuperación del frío traido por el aire comprimido tras el tratamiento del evaporador, y aprovechando este frio a enfriar el aire comprimido( expulsado desdel compresor, enfriado por post-enfriador y separado por separador, está saturado y generalmente mayor de 40℃).Así, reduce la carga térmica para sistema frigorífico.
    La temperatura del aire comprimido de baja temperatura se recupera en el pre-enfriador, por eso no produce el fenómeno de condensación sobre la pared exteriora de la tubería que transporta aire comprimido. Ademas , cuando sube la temperatura de aire comprimido,baja su temperatura relativa(generalmente menor de 20％), es favorable para proteger del herrumbre para metales.
    Hay unas ocasiones (por ejemplo,equipos para jugar con los equipos de dividir el aire )donde necesita aire comprimido de bajas humedad y temperatura, es este momento no necesita el pre-enfriador, así el frío no se recupera y aumenta la carga térmica de evaporador.En este caso, necesita aumenta la potencia no solo del compresor ,sino también de los otros componentes correspondientes del sistema frigorífico(evaporador, condensador, elementos de represar ).
    Desde la recuperación de energía, siempre esperamos que la temperatura de la salida del aire esté mas alta posible,es mejor que no hay la temperatura diferencial entre la entrada y la salida del aire.pero en la realidad, es imposible.Es normal que haya una temperatura diferencial mas de 15℃ cuando la temperatura de entrada del aire está bajo de 5℃. Eso se produce por los motivos abajo：
1)hay pérdida de energía
2)cuando el aire húmedo baja su temperatura, el vapor contenido en él se condensa en líquido(se llama cambio de fase en el que no se cambia la temperatura),una parte del calor absorbido total necesita consumirse en el cambio de fase, por eso el aire húmedo baja menos temperatura que el aire seco.
3)Porque el coeficiente de transferencia de calor del aire es pequeño, si queremos termiar completamente el cambio de calor, tenemos que aumentar la superficie sin límite, eso es imposible, cualqier secador frigorífico tiene su límite de costo y de volumen.
-12( plano de la estructura del pre-enfriador )

Evaporación
    El evaporador es la parte principal de intercambiar térmico de secador frigorífico. Su estructura es diferente a la de pre- enfriador que estña compuesta de el casco y el interior, el interior del evaporador está compuesta de tubos de cobre con placas de aluminio.El dibujo 2-13 es el foto de su interior,  dibujo 2-14 nos muestra su proceso de trabajar. El aire comprimido fluye arriba abajo sobre los deflectores y el refrigerante en el tubo, asi el aire comprimido se enfria obigatorio, la mayor parte de vapor de agua se condensan en líquido y se drenajan afuera.


    El refrigerante de estado líquido en los tubos se evapora cuando absorbe el calor del aire comprimido, es un proceso de cambio de fase en que no cambia la presión de evaporar , la temperatura de evaporar  también no cambia en la mayoría de tiempo (cuando el refrigerante se evapora totalmente, en el final de evaporar sobrecalenta, la válvula regula la cantidad de refrigerante precisamente mediante la temperatura de sobrecalentar.), la temperatura del aire comprimido está aproximando a la temperatura de vaporar del refrigerante en el cambio térmico.por los límites de la estructura y el costo de secador frigorífico, es imposible que la superficie de intercambiar de calor aumente sin límite, siempre existe la temperatura diferencial de intercambio térmico entre el aire comprimido y el refrigerante. Entonces la temperatura que puede llegar el aire comprimido nunca ser igual o inferior de la temperatura de evaporar.

    La temreratura final despúes de enfriar está decidida de mucos factores como cantidad de enfriamiento, temperatura de evaporar de refrigerante(presión de evaporar), superficie de intercambio de calor, velocidad  y carga térmica de aire comprimido, etc. Es normal que la temperatura final de enfriamiento del aire comprimido sea mayor que la temperatura de evaporar  por mas o menos 3 ℃ en realidad.
Porque el coeficiente de calor de refrigerante es mucho mayor que el de aire, la eficacia de intercambio está decidida del aire comprimido. Debe aumentar la superficie de la parte de aire comprimido para mejorar el intercambio de calor .aplicamos la tecnología de expandir placas de aluminio(es similar a aire acondicionado ).
    ¿Por que está arriba de 0℃ el punto de rocío razonable  de secador frigorífico?
    Cuando el secador está enfriando el aire comprimido,hay agua condensado en estado película sobre las placas,si la temperatura de evaporar stá bajo de 0℃, el agua condensado se hela, en este momento：
e
1)porque hay hielo sobre las placas, baja la eficacia de intercambio de calor , el aire comprimido no se puede enfriar suficientemente y la temperatura estará mas baja.si sigue asi, resultará mal para todo el sistema frigorífico.
2)La distancia entre placas no está muy grande, entonces se reduce la aérea de flujo en cuanto se helen sobre las placas e incluso obstruir el camino de gas.
3) Desde el punto de energía, el coeficiente frigirífico baja a grandes margénes cuando la temperatura de evaporar está demasiado baja ,así aumenta el consumo de energía.
3) Desde el punto de energía, el coeficiente frigirífico baja a grandes margénes cuando la temperatura de evaporar está demasiado baja ,así aumenta el consumo deenergía.
    En resumen, el punto de rocío de secador frigorífico debe ser mayor de 0℃.para evitar que la temperatura de evaporar sea demasiada baja, se instala la válvula de derivación para gas caliente.Cuando la presión de evaporar de refrigerante baja a una cierta temperatura, abre automáticamente la válvua de derivación, el vapor de refrigerante(de alta temperatura y de alta presión) fluye directamente a la entrada de evaporador(o entrada de compresor), la presión de evaporar  se vuelva a normal.
    Hay mucho tipo de evaporar, el secador frigorífico de RSL aplica evaporador tipo seco e instalación horizontal.Cuando el vapor de agua se condensan en líquido, forma una capa de agua sobre las placas . En la instalación horizontal, el agua gotea cambiando la superficio de intercambio de calor.Pero en la instalación vertical,el agua fluye como cortina sobre las placas, así se convierte mas grueso la capa de agua y afecta el intercambio de calor.
    La instalación horizontal de evaporar se clasifica en dos tipo, tipo seco y tipo inundado.En el tipo anterior el refrigerante fluye en los tubos y el aire afuera.En el tipo último, al revés. El tipo inundado se usa muy poca, porque,
1)No se puede aumenta la superficie de contacto de aire comprimido, afecta el intarcambio de calor.
2)El aceite de máquina es fácil de disolverse en el refrigerante y difícil de eliminar. El evaporador inundado afecta no solo el intercambio de calor sino también la recuperación del aceite incluso resulta que el compresor funciona faltando de aceite.
3)Necesita una gran cantidad de refrigerante.
Separadores de agua/vapor y drenaje automático
1)separadores de agua/vapor
    El separador de agua/vapor es uno de los elementos importantes de secador frigorífico. El aire húmedo y caliente se condensan en agua tras el enfriamiento en prenfriador y evaporador el aire comprimido, necesita medios efectivos para separar el aire comprimido y el agua. Pero la temperatura en la que se condensan en evaporador es diferente que el punto de rocío real.
Antes de discutimos el separador, comprendemos primero los dos estados del líguido condensado.
    En prenfriador y evaporador, el agua condensado se condensa en dos tipos
1)El vapor de agua o de aceite contactan directamente con la superficie de sólidos de baja temperatura(como las superficies de tubos de intercambio térmico o de las placas), es similar a la condensación en la superficie terrestre.
2)Otra parte de vapor de agua o de aceite se condensa tomando las partículas como núcleo de condensación, es similar a la formación de nubes y de lluvias. Algunas personas dicen que el proceso de condensación de agua condensado también es su auto-depuración, porque las partículas sólidas se trae con el agua.
    El diámetro de los goteos está decidida del núcleo de condensación.El diámetro de las partículas sólidas en el aire comprimido que entra en secador frigorífico es mas o menos 2µm normalmente, entonces el diámetro de los goteos también no es muy grande.Según el diámetro de los goteos, se clasifican en dos tipos, uno es de menor de 10µm que en estado humo, el otro es de mayor de 10µm en estado rocío.
    Cuando los goteos fluyen con el aire comprimido, se producen choques entre goteos mismos o entre goteos y sólidos, sus diámetros se aumentan poco a poco.El evaporador en los productos de nuestra empresa tiene placas que pueden acumular goteos, los goteos serán mayor y mas pesado e influyen hasta al fondo de evaporador. Por eso instalamos drenaje automático en el evaporador. Hay unas fábricas que instalan solamente el drenaje en separador de agua/vapor para ahorrar el costo.
    Pero, cuando el secador frigorífico trabaja, totavía hay un poco de agua sale del evaporador junto con aire comprimido. Aunque esta parte de agua es muy poquito, pero todavía afecta mucho el punto de rocío, entonces es necesario instalar el separador de agua-vapor en evaporador.
    De acuerdo con diferentes métodos de separar el agua y vapor, hay éstos tipos de separadores para aire comprimido.
1)tipo de cubiertas
2)tipo de filtración
3)tipo de torbellino
4)tipo de tórtice
    El tipo de cubierta es uno de los separadores de inercia. Este tipo de separadores tienen la estructura compuesta de varias cubiertas, como persiana.La materia de cubierta tiene la buena característica de empapar. Los goteos contactan con las cubiertas y se absorbe sobre cubiertas y fluye hasta abajo. El evaporador de nuestro secador tiene esta función.
    Si tomamos el filtro como el separador de secador frigorífico, puede tener un buen efecto,`porque el filtro tiene su eficacia 100 por ciento para goteos de un cierto diámetro. Pero en realidad, no esta bien tomarlo como separador, porque el filtro resulta alta pérdida de presión, ademas sus costos para mantenimiento y el cambiar de su elemento son muy caro.
    El tipo de torbellino también es uno de los separadores de inercia. Se usa mucho en separación de aire/sólido.el aire comprimido rota en el inferior del separador,y los goteos dentro tambien rotan y se produce la fuerza centrífuga.Baja la acción de fuerza centrífuga,los goteos de masa grande se mueven hacia a la pared, despues se acumulan y se separan desdel aire comprimido.Los goteos pequeños se mueven en dirección de eje central de etado presión negativa. Las fábricas frecuentan agregar las cubiertas espirales para mejorar la separación.(al mismo tiempo aumenta la pérdida de presión). La eficacia de separación de este separador está alta baja su capacidad nominal, el defecto es que sube el punto de rocío en cuanto se desvie su capacidad.

    En los secadores de nuestra empresa instalamos separador de tipo torbellino,es decir el separador de agua/vapor WS( -16 ).Se condensan cuando reduce la velocidad , guia el flujo cuando acelera la velocidad, mejorando la eficacia de 60%~70 % a 99%,garantiza realmente el punto de rocío y la calidad de la salida del aire comprimido.
(2)drenaje  automático
    Cuando el secador frigorífico trabaja, se acumula mucha agua en el preenfriador y el evaporador.Si no se drenaja oportunamente el agua, el secador se convierte en un dispositivo para almacenamiento de agua.Así resulta que ：
1)La salida del aire comprimido trae mucha agua líquido,pierde el sentido de trabajo.
2)El agua acumulada absorbe una parte de frío, aumenta la carga y es desfavorable para ahorrar la enérgía.
3)Reduce superficie de circulación ,sube la pérdida de presión.
    Drenaja el agua condensado radicalmente y oportunamente es la garantía importante para la funciñon normalmente.Hay cuatro tipos de drenaje que se usan mucho.
1)Drenaje automático por flotador(dibujo 2-17). Los de la empresa SMC de japón son los mas famosos,el modelo AD 402 es muy común.
2)Drenaje automático por cubierta invertida.
3)Drenaje electromagnético de controlar tiempo(-18), controla con tiempo para abrir la válvula electromagnética, se usa mucho en los últimos años.Pero cuando él trabaja, se expulsa mucho aire comprimido, necesita regular el período y el tiempo según el contenido de agua en el aire comprimido.
4) Drenaje automático de controlar el nivel del líquido, este tipo es el que ahorra mas enérgía,casi no se lleva agua cuando drenaja, pero su precio es muy alto.
    Aquí presentamos con importancia el principio de trabajo del drenaje automático por flotador.(de los otros consultan a las instrucciones de fabricantes).
    Cuando el agua condensado en el vaso de agua no alcanza a un cierto nivel,la presión del aire comprimido ejerce el flotador a cerrar el pasaje para su evacuación, no revela aire comprimido.Cuando sube el nivel de agua(en este tiempo no se acumula agua en el secador),el fotador también sube a una cierta altura baja la fuerza de flotación y se abre el agujero, el agua se drenaja bajo la fuerza de presión.Cuando el agua se drenaja radicalmente,el flotador le pierde la fuerza de flotación y se cierre el agujero. El drenaje automático se usa también en el tanque para almacenamiento de aire, post-enfriador, filtros y muchos otros equipos para tratar con aire .

 
    El drenaje automático es un elemento con mayor posibilidad de romper.El agua que se drenaja por secador frigorífico no es limpio,sino incluida impurezas sólodas(polvos, herrumbres),líquido espeso de aceite. Casi todos los drenajes tienen su pasaje de evacuación pequeño que es fácil de obstruir, por eso se instala una red en su entrada(excepto el tipo electromagnético).la red se obstruirá con largo tiempo de uso,tenemos que limpiarlo regularmente.
    Porque el drenaje automático drenaja mediante la presión diferencial interna y externa,necesita una cierta presión para realizar tabajos prácticos. Por ejemplo, la presión de trabajo mínima del drenaje de modelo AD-402 es 0.15Mp. El aire revala cuando la presión esté demasiado baja, pero la presión también no debe sobrepasar la presión de trabajo nominal.Debe drenajar radicalmente el agua condensado en el vaso para evitar el helar.
Compresor frigorífico
(1)compresor frigorífico.
    En el sistema frigorífico por compresión, los compresores se clasifican en los cuatro：compresores de pistón, de tornillo espiral, de rotación y de vórtice.El tipo de pistón también se clasifican en tipo de abierto, de semi-hermético y de hermético.Hoy día, los mas utilizados son compresor de tipo hermético(incluida el tipo de pistón, de rotación y de vórtice ) y compresor de semi- hermético de pistón.
(2)funcionamiento de compresor frigorífico.
    La capacidad de enfriamiento del compresor frigorífico está estrechamente relacionando con sus condiciones de trabajo(temperatura de evaporar, temperatura de condensación). La capacidad de enfriamiento bajo las condiciones de aire acondicionado (TEVAPORAR=5℃,TCONDENSACIÓN=40℃)es el doble que la capacidad bajo las condiciones estándares(TEVAPORAR=-15℃,TCONDENSACIÓN=30 ℃) para un mismo compresor.Reduce la capacidad de enfriamiento en cuanto baja la temperatura de evaporar y sube la temperatura de condensación. Es antieconómica bajar el punto de rocío bajando la temperatura de evaporar.
    Sebemos que el aire puede ser comprimido, pero el líquido es díficil ser comprimido por compresores generales, al contrario, debe romper el equipo de compresión.Hay avería que se llama Aplastamiento en los equipos frigorífico.
    En el funcionamiento de secador frigorífico, el refrigerante sin evaporación se aspira al compersor a causa de que es excesivo el refrigerate o es demasiado baja la prasión de evaporar(baja carga o grande capacidad de enfriamiento). Porque el refrigerante en líquido no se puede comprimir, es muy fácil de chocar contra las válvulas,eso es el Aplastamiento.El Aplastamiento es uno de las averías mas serias de compresor frigorífico, es necesario evitarlo.
    Para evitar el Aplastamiento, se aplican estos métodos en secador frigorífico,
A)Se usa compresor frigorífico evitable de aplastamiento.
B)Se instala dispositivo de baja presión para almacenar agua, para asegurar que solo entre el refrigerante en líquido en el compresor.
C)Se instala la válvula de derivación para gas caliente.
    Porque la temperatura del aire espirador está frecuentemente bajo de la temperatura ambiente, es normal que se condense sobre la superficie arriba del comprespr frigorífico en algunos momentos.Pero aparece la escarcha cuando la temperatura del aire espirador está menos de 0℃, eso significa que es excecisa la capacidad de enfriamiento y es necesario regular el secador frigorífico.
    La capacidad de enfriamiento de compresor de pistón esta decidida de su escape de gas(por supuesto esta relacionado con la temperatura de evaporar y la temperatura de condensación). El escape de gas depende del diámetro, la distancia que recorre y la velocidad del motor de pistón.Casi no se cambian las condiciones de trabajo, entonces es irregulable la capacidad de enfriamiento del compresor de pistón de tipo hermético.Si necesita cambiar la capacidad de enfriamiento, debe cambiar la velocidad del motor usando compresor de tipo semi- hermético que tiene el mecanismo desmontable o la tecnología de conversión de frecuencia.
Condensador
    La función del condensador es enfriar el vapor de refrigerante(de alta temperatura, sobrecaliente)expulsado por compresor frigorífico en refrigerante líquido. El intercambio térmico del condensador incluida el calor emitido cuando el aire comprimido baja su temperatura y la potencia del motor de compresor. La carga térmica de condensador es mayor que la de evaporador.
    Los condensadores se clasifican generalmente en tipo por viento y por aire, entonces el secador frigorífico también hay estos dos tipos.El condensador por viento es de estructura de alas,es similar a la unidad afuera del aire acondicionado.El condensador por agua es de estructura de tubo&casco.
    El condensador por viento no necesita agua de enfriamiento, es apto para regiones difíciles de suministrar agua o en ocasiones moviles. El condensador por viento se usa generalmente en secadores frigoríficos de tamaño mediano o pequeño,porque su efecto de enfriamiento es mucho inferioer que él por agua y el volumen el condensador por viento es mayor que él de otros condensadores de mismo modelo.El condensador por viento no es apto de usarse en ocasiones de alta temperatura, muchos polvos y de mal ventilación.
    El vapor de refrigerante de altas temperatura y presión entra por arriba en el condensador(el tipo por viento va por tubo,el tipo por agua va por el casco), e intercambia el calor con medio de enfriamiento. El gas de fefrigerante sale del condensador despúes de emitir el calor.
Regulación de capacidad de enfriamiento.
    La carga del aire comprimido siempre cambia ,es necesario que la capacidad de enfriamiento cambie a corresponder al cambio de las cargas para obtener un estable punto de rocío. En secador frigorífico regulan la capacidad de enfriamiento válvula de expansión, válvula de derivación para gas caliente, regulador de agua o interruptor de presión, etc.
    Bajo la regulación de válvula de expansión, el refrigerante condensado de temperatura normal y de presión alta se convierte en estado de bajas temperatura y presión,despues se suministra al evaporador. La válvula controla al mismo tiempo la cantidad de refrigerante detectando el recalentamiento del aire respirado del compresor frigorífico, para realiza la correspondencia de la carga y la capacidad de enfriamiento en en evaporador.
    Cuando la válvula reduce el suministro de refrigerante para corresponder el cambio de la carga,la válvula de derivación transporta directamente el refrigerante a la válvula de expansión o a la entrada del aire de compresor, la función es como lo siguiente：
1)El escape es invariable cuando trabaja el compresor frigorífico. Hay unos refrigerantes permanece a la parte de presión alta despúes de que la válvua de expansión reduce el suministro de refrigerante al evaporador,la aplicación de válvula de derivación garantiza el circuito frigorífico.
2)
3)puede prevenir el aplastamiento.
    El sistema frigorífico es un circuito, cuando el evaporador y el compresor corresponden al cambio de la carga del aire comprimido el condensador también necesita hacer lo mismo.la condensación se regula por válvula de rafulación de agua(condensador por agua) o interruptor de presión(condensador por viento).
    Por detectar la presión de condensación del refrigerante, la válvula de regualación de agua puede controlar la cantidad de agua de enfriamiento regulando automáticamente el abierto de su elemento, además el interruptor de presión puede abrir y cerrar automáticamente el ventilador del condensador ,todos tienen el objetivo de asegurar que la presión de refrigerante sea normal.
    Hay otros componentes en el sistema frigorífico como filtro para refrigerante, válvula de represa, válvula electromagnética.Hay la reguladora para presión alta o baja, medidor de presión de aire, medidor de la presión de refrigeración, control electrónico en el sistema de medidores.
Sobre el punto de rocío de secador frigorífico.
    Se límite por el punto de congelación,el valor de punto de rocío que puede alcanza es 0 ℃ en teoría.En los catálogos de diferentes fabricantes, hay varios indicaciones sobre el punto de rocío：0℃、l℃、l.6 .7℃（35F） ℃ ℃ -10℃, etc.¿ que temperatura puede alcanzar el punto de rocío en realidad?
    El punto de rocío del secador frigorífico está limitado por tres condiciones,
1)helamiento de agua condensado
2)la superfície de intercambio térmico no se puede aumentar sin límite(hay temperatura diferencial entre aire comprimido y refrigerante)
3)la eficacia de separación de agua/vapor no puede alcanzar a 100％.
    Es razonable que esté entre 22-10℃ y 10℃ el punto de rocío en el trabajo práctico.porque,
1)Cuando el secador frigorífico trabaja, la presión de evaporar se controla mas o menos a 0.38MPa y la temperatura de evaporar 0℃apoximadamente.Por el límite de superficie de intercambio térmico, hay una diferencia de mas o menos 3℃ entre la temperatura final de aire comprimido y la temperatura de evaporar(en dibujo 2-17 ).Si no aumenta la superficie de intercambio térmico del evaporador, baja la temperatura del aire comprimido por bajar la temperatura de evaporar en grandes márgenes, debe resultar la anormalidad del sistema figorífico y la posibilidad de obstrucción por hielo.
2) la eficacia de separación de agua/vapor no puede alcanzar a 100％, es posible que muy poca agua se convierte en vapor en el intercambio térmico de preenfriador, así sube el contenido de humedad.
    Con relación a las indicaciones como 0℃ ℃ .6℃ o 1.7℃, son pubilicidades comerciales generalmente.Es imposible que no cambie la carga de aire comprimido,hay un cierto alcance de la auto-regulación del frigorífico ,entonces el punto de rocío que puede alcanzar también es un alcance.
    En el ISO8573.1 el punto de rocío de se clasifica en cinco grados como -70℃ 40℃ 20℃ 3℃ 10℃, de acuerdo con esta norma, es razonable que indiquemos el punto de rocío con 2-10℃.
Condiciones del uso.
    Las condiciones de usar del secador frigorífico son,
——requisito de aire comprimido：flujo, presión, temperatura de entrada del aire,contenido de aceite,gases químicas, etc.
——requisito de ambiente：temperatura ambiental, ventilación, calidad de agua, fuente de alimentación,etc.
    Porque el flujo, la presión y la temperatura de entrada del aire están relacionado con la carga de aire comprimido, estos parámetros son muy importantes para secador frigorífico.
    El vapor de aceite en el aire comprimido afecta mucho la eficacia de intercambio térmico de preenfriador y evaporador.El vapor de aceite puede formar una película de aceite sobre la superficie de intercambio térmico(tubo de cobre, placas de ala), porque la resistencia de transferencia térmica de aceite es mucho mayor que las metales,baja la eficiencia de intercambio térmico de preenfriador y evaporador.sus presentaciones son el bajar la presión de evaporar , el subir el punto de rocío y la obstrucción por aceite de drenaje automático.En realidad, la mayor parte de vapor de aceite es traido por compresores,entonces necesitamos prestar mucha atención al funcioamiento del compresor  para evitar la anormalidad.
    Porque en el secador frigorífico hay muchos tubos de cobre——tubo para intercambio térmico y tubo para transportar el refrigerante, se exige que no haya substancias corrosivas en el aire comprimido y aire ambiental, especialmente el gas de amoniaco.El gas de amoniaco es fácil de disolver en agua y reaccionar con cobre(el resultado químico es carbonato de cobre ), resulta que revela el sisteme frigorífico.
    Para secador frigorífico por agua, el medio refrigerante——su cantidad, presión, temperatura y su calidad deben cumplir con los requisitos.
    Para secador frigorífico por viento, el medio refrigerante—— temperatura ambiental y ventilación  deben cumplir con los requisitos. Además los polvos en el medio ambiente tienen que ser muy poco.
Selección de modelo
    En la selección de los secadores, consideramos primero el punto de rocío que necesita el cliente para decidir el tipo de secador. Generalmente, usamos el secador frigorífico cuando el punto de rocío será encima de 0℃ y secador por adsorción al contrario.
    Cuando decidimos usar el secador frigorífico, necesitamos saber los parámetros del estado de aire comprimido seco.
1)El caudál máximo.
2)La presión de trabajo máxima y mínima. Hay mayor contenido de agua en cuanto está menor la presión de trabajo. La presión de trabajo máxima se considera para la seguridad en el uso del secador frigorífico.
3)La temperatura máxima de la entrada del aire , hay mayor contenido de agua y carga térmica en cuanto está mayor la temperatura.
    Los parámetros arriba mencionados deciden la carga máxima del aire comprimido, son la base para elegir el secador frigorífico.
    A continuación,necesitamos decidir recomendar el tipo por viento o por agua.El secador frigorífico por viento tiene requisitos altos en el medio ambiente, preo además tiene sus ventajas de instalación sencilla y uso fácil. El secador frigorífico por agua no demanda mucho en el medio ambiente pero en el agua de enfriamiento, su instalación es mas complicado que el tipo por viento——necesita conectar tubaría de agua y torre de refrigeración.
    Para mejorar la estabilidad de secador frigorífico, normalizamos el secador frigorífico por combinar sus normas, clima y requisitos de cliente.En realidad, es posible que los parámetros que proveemos sean diferentes a los indicados en instrucciones. En este momento, necesita modificación de parámetros para decidir el modelo.
1)coeficiente de corrección para presión de aire comprimido.
(2)Coeficiente de corrección para la temperatura de la entrada de aire comprimido.
(3)Coeficiente de corrección para la temperatura ambiental(para secador frigorífico por agua).
(4)Coeficiente de corrección para la temperatura de la entrada de agua refrigerante.(para secador friigorífico por agua).
    Ver métodos detallados en el catálogo de nuestra empresa.
    Despúes de decidir usar el secador frigorífico, necesitamos considerar la selección de filtro.
    El aire comprimido expulsado de compresor incluida agua líquida,partículas, polvos y contaminantes de aceite.Si entran estas impurezas en el secador, debe peorar el funcinamiento del secador.Por ejemplo, el aceite puede contaminar la tubería de intercambio térmico y afectar su función, el agua líquida aumenta la carga de trabajo, los sólidos son fáciles de obstruir el pasaje de evacuación.Generalmente se instala antes del secador un pre-filtro para filtrar impurezas y separar el aceite.
    La calidad del aire comprimido depende del compresor y el sistema de transporte.Elegimos el pre-filtro según la situación práctica.Tenemos que tener en cuenta que la instalación del pre-filtro puede aumentar la pérdida de presión.
    La instalación de post-filtro depende de la calidad que se requiere los clientes.Para el gas neumático de uso general,se instala un filtro con alta precisión de grado AO en la tubería principal.En las ocasiones de mas altos requisitos, debe instalar filtros para eliminar el vapor de aceite como el de grado AA o filtros de carbón activado como el de grado ACS o AC.

SALA DE COMPRESORES

Les presento alguans paginas en internet que nos pueden ayudar al Diseño de una sala para Compresores:

PROYECTO DE EJEMPLO

http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/instalaciones_fluidos/Seminario-AC.pdf

MODELO

INSPECCIÓN

EVALUACIÓN DE SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

DISEÑO DE LA SALA DE COMPRESORES

En el diseño de la red de aire comprimido es necesario conocer múltiples datos de la misma con el fin de poder dimensionar cada uno de los equipos necesarios para la producción del aire comprimido, entre estos datos se encuentran los siguientes: Caudal y Presión necesarios en todos y cada uno de los puntos de consumo. Calidad del aire necesaria en cada uno de los puntos (punto de rocío, cantidad de partículas, cantidad de agua y aceite). Situación de la sala de compresores. Trazado de la red.

Compresor: Una vez conocidos dichos datos podemos proceder al dimensionamiento del compresor de aire. Lo primero que debemos decidir es el tipo de compresor que deseamos instalar: Compresor de tornillo: Los compresores de tornillo son adecuados para situaciones donde el consumo de aire sea continuo y sin grandes picos de consumo. Alto rendimiento energético para un uso continúo. Flujo de aire sin pulsaciones. Los compresores de tornillo operan de forma económica para presiones de entre 5 y 14bar. Compresores de pistones: Los compresores de pistones son adecuados para requerimientos de aire intermitentes con grandes picos de consumo. Pueden ser usados como compresores de apoyo y son la mejor opción para flujos muy cambiantes. Alto rendimiento en flujos muy cambiantes. Los compresores de pistones pueden llegar a presiones muy elevadas, desde 8 a 35bar. El segundo paso en el dimensionamiento del  compresor será determinar la presión máxima de funcionamiento del mismo, teniendo en cuenta que dicha presión debe ser siempre superior a la presión de funcionamiento de los equipos de consumo que existen en dicha red. Teniendo en cuenta las siguientes perdidas de la red: Perdidas de presión máximas en la red: 0,1 bar para redes normales. 0,5 bar para redes muy largas y ramificadas (minas, canteras, etc..) Perdidas de presión en tratamiento de aire: 0,6 bar para secador de diafragma con filtro. 0,2 bar para secador de refrigeración. 0,8 bar para secador de adsorción con filtro. Perdidas de presión máximas para filtros: 0,05 bar en filtros de partículas. 0,6 bar en filtros en general. Diferencia entre presión máxima y mínima del compresor: Entre 0,5 y 1 bar para compresores de tornillo. Aproximadamente un 20% de la presión máxima.

Calderin: El calderin es un tanque de acumulación de aire comprimido, este reduce en gran medida las pulsaciones en la demanda de aire comprimido y separa parte del condensado presente en el sistema neumático. Este calderin debe ser del tamaño preciso con el fin de cumplir la misión para la que esta diseñado. En una primera aproximación y sin meternos en más detalles el volumen recomendado para el calderin depende del tipo de compresor que vayamos a instalar y del volumen de aire que produzca dicho compresor, asi de la experiencia obtendremos los siguientes valores: Vcalderin = Qcompresor (Para compresores de pistones) Vcalderin = Qcompresor/3 (Para compresores de tornillo) Donde el Vcalderin será el volumen total del calderin en litros y Qcompresor es el FAD (aire libre suministrado) medido el litros/minuto a 7 bar. El calderin a su vez debe estar diseñado al menos para 1bar más que la presión máxima que sea capaz de producir el compresor, esto es debido a razones de seguridad. Estas formulas darán la primera idea del volumen del calderin, de todas formas existen formulas mas precisas para este cálculo que darán un volumen para el calderin en función de la demanda exacta y de la forma de la misma.

Consumo total de la red: La determinación del consumo de aire comprimido de una red normalmente es un trabajo difícil, ya que hay que obtener información de cada uno de los componentes que se van a conectar a la misma. En esta sección se dan valores medios de los consumos de los componentes más frecuentes a conectar a una red de aire comprimido, sin embargo recomiendo que se contacte con el fabricante con el fin de obtener datos más precisos de estos consumos.

Consumo de las boquillas: El consumo de las boquillas de aire comprimido depende de un gran número de factores: Diámetro de la boquilla Presión de operación de la misma Forma de la boquilla Superficie de apertura y calidad de la apertura Uso de las boquillas (soplado, pintado, etc..) Dentro de estas diferencias existen unas tablas de consumos tipo para los diferentes tipos de boquillas, suponiendo que estas sean de forma cilíndrica simple y que las mismas generen una gran turbulencia en el aire de salida, este es el caso típico de las pistolas de soplado.

Diámetro	Presión de Trabajo (Bar)
(mm)	2	3	4	5	6	7	8
0,5	8	10	12	15	18	22	28
1,0	25	35	45	55	65	75	85
1,5	60	75	95	110	130	150	170
2,0	105	145	180	220	250	290	330
2,5	175	225	280	325	380	430	480
3,0	230	370	400	465	540	710	790

(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las pistolas de pintado: El consumo de este tipo de elementos depende en gran medida de la forma de las boquillas y del diámetro de las mismas, así mismo dependiendo de la consistencia que queramos dar a la pintura se pueden elegir unas u otras presiones. En las siguientes tablas se dan valores medios de consumo de las pistolas de soplado en función de la forma de las boquillas, del diámetro y de la presión de operación de las mismas.

	Presión de Trabajo (Bar)
Diámetro	Spray Amplio y Plano
(mm)	2	3	4	5	6	7	8
0,5	100	115	135	160	185	-	-
0,8	110	130	155	180	225	-	-
1,0	125	150	175	200	240	-	-
1,2	140	165	185	210	250	-	-
1,5	160	180	200	225	260	-	-
1,8	175	200	220	250	280	-	-
2,0	185	210	235	265	295	-	-
2,5	210	230	260	300	340	-	-
3,0	230	250	290	330	375	-	-

	Presión de Trabajo (Bar)
Diámetro	Spray Circular
(mm)	2	3	4	5	6	7	8
0,5	75	90	105	-	-	-	-
0,8	85	100	120	-	-	-	-
1,0	95	115	135	-	-	-	-
1,2	110	125	150	-	-	-	-
1,5	120	140	155	-	-	-	-

(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las boquillas de aspersión: Este tipo de boquillas están diseñadas para una alta velocidad de salida del aire comprimido, en la siguiente tabla podemos ver el consumo de aire comprimido para este tipo de boquillas según el diámetro de apertura y la presión de operación de las mismas.

Diámetro	Presión de Trabajo (Bar)
(mm)	2	3	4	5	6	7	8
3,0	300	380	470	570	700	-	-
4,0	450	570	700	840	1000	-	-
5,0	640	840	7050	1270	1500	-	-
6,0	920	1250	1600	1950	2200	-	-
8,0	1800	2250	2800	3350	4000	-	-
10,0	2500	3200	4000	4800	6000	-	-

(Consumo de aire comprimido en l/min)

Consumo de las herramientas neumáticas: Las herramientas neumáticas son el consumidor mas frecuente de aire comprimido y existen en gran número en todos los ambientes. Normalmente esta herramienta neumática funciona a una presión de 6 bar. En esta tabla se muestra la media de consumo de la herramienta neumática mas frecuente.

HERRAMIENTA	TIPO	CONSUMO (l/min)
Taladro	Hasta 4mm	200
	De 4mm a 10mm	200-450
	De 10mm a 32mm	450-1750
Atornillador	M3	180
	M4-M5	250
	M6-M8	420
	M10-M24	200-1000

Determinación del Factor de Utilización: Determinar las necesidades de aire comprimido de una red es algo mas complicado que sumar individualmente las necesidades de cada uno de los consumidores de aire comprimido y en esta determinación entra en juego otros factores. Muchos de los consumidores de aire comprimido (herramientas, pistolas de pintura, pistolas de soplado, etc..) no tienen un consumo continuo, sino que se conectan y desconectan según las necesidades y esto hace necesario determinar el Factor de Utilización de los mismos. El factor de Utilización (%) puede calcularse mediante la siguiente formula: UR = (Tu/Tr) x 100% Donde:  Tu es el tiempo de utilización de la herramienta (min) Tr es el tiempo de referencia (min) UR es el factor de utilización (%) Basándonos en la experiencia hemos calculado la siguiente tabla de factores de utilización de algunas herramientas, aunque lo recomendable seria calcular el factor de utilización de la herramienta para cada caso:

HERRAMIENTA	UR (%)
Taladro	30%
Rectificadora	40%
Remachadora	30%
Martillo neumatico	15%
Curvadora	20%
Pistola de soplado	10%
Fresadora	75%

Determinación del Factor de Simultaneidad: El factor de simultaneidad es un factor empírico, que se basa en que no todas las herramientas neumáticas son usadas al mismo tiempo. Este factor depende de la cantidad de dispositivos que se encuentren conectados a la red, y se puede determinar por medio de la siguiente tabla:

Cantidad de dispositivos consumidores	Factor de simultaneidad f
1	1,00
2	0,94
3	0,89
4	0,86
5	0,83
6	0,80
7	0,77
8	0,75
9	0,73
10	0,71
11	0,69
12	0,68
13	0,67
14	0,66
15	0,64
16	0,63

El factor de simultaneidad se utiliza para los siguientes tipos de dispositivos que no sean automáticos. Por lo tanto al calcular las necesidades de aire comprimido debemos dividir los consumidores en dos grupos: Consumidores automáticos. Consumidores en General. Determinación de las necesidades de aire de los consumidores automáticos: En este grupo se incluirán los cilindros neumáticos automáticos, la maquinaria que se encuentra en un funcionamiento continuo y estos deben ser calculados como si tuvieran un factor de simultaneidad de 1,00 y un factor de utilización del 100%. Luego el consumo será la suma total de cada uno de los consumos de las maquinas. Determinación de las necesidades de aire de los consumidores en general: Para el calculo de los necesidades de aire comprimido de los consumidores en general se calculara la necesidad de aire para cada consumidor corrigiéndola mediante el factor de utilización: Qt = Q x q x UR / 100 Donde: Qt : necesidades de aire en l/min Q: numero de dispositivos q: Necesidad de aire de un dispositivo l/min UR: Factor de utilización en % Después se sumaran todas las necesidades de los dispositivos y finalmente se suman y se corrigen mediante el factor de simultaneidad: Tf = f x ∑Qt Donde: Qt : necesidades de aire en l/min f:  Factor de simultaneidad Tf: Necesidad de aire debido a consumidores en general (l/min) Determinación del caudal (FAD) necesario: Finalmente para  determinar el caudal FAD que debe ser capaz de comprimir el compresor para satisfacer nuestras necesidades hemos de aumentar las necesidades teóricas de aire (T) (Caudal necesario para consumidores automáticos mas los caudales necesarios para los consumidores en general) mediante los factores de Perdidas, Reservas y Error que se expresan en % y que toman los siguientes valores:

FACTORES	RANGO(%)
PERDIDAS	5-25
RESERVAS	10-100
ERROR	5-15

Así el Caudal FAD requerido será el siguiente:

COMPRESORES

2.      COMPRESORES ROTATIVO DE TORNILLO

En el mercado se conocen comúnmente con el nombre de compresores de tornillo.  Es una máquina con dos rotores que comprime gas entre las cámaras de los lóbulos helicoidales entrelazados y la carcasa.  El elemento básico es la carcasa en su ensamble de rotores.  Los lóbulos en los rotores no son idénticos.  El rotor que tiene cuatro lóbulos convexos se  denomina rotor macho y el rotor que tiene seis lóbulos cóncavos se llama hembra.

El rotor macho o guía (rotor principal) consume alrededor del 85 al 90% de la potencia y el hembra o guiado requiere a lo sumo sólo del 10 al 15% de la potencia total.

En este tipo de compresores el gas se comprime y se desplaza con una rotación de presión estable.  La carencia de válvula de aspiración e impulso y la inexistencia de fuerza mecánicas desequilibradas, hacen que el compresor de tornillo pueda funcionar a altas revoluciones.

Existen dos tipos de estos compresores, uno usa piñones acoplados para mantener los dos rotores en fase todo el tiempo.  Esta clase no requiere lubricación y el sello entre lóbulos lo hacen las pequeñas tolerancias.  El segundo tipo usa un baño de aceite a lo largo de la máquina para lubricar, sellar y enfriar el gas comprimido.

Estas unidades tienen compresión interna.  La relación de compresión se determina o diseña de acuerdo con la localización de los bordes de las entradas, la abertura de descarga y el ángulo de enrollamiento de los lóbulos.

La operación de compresión en la cámara de aire:

1.      El bolsillo de rotor guiado está totalmente abierto y se llena con el gas de admisión.  El bolsillo del rotor principal está abierto hacia la admisión.  Pero todavía no está lleno en toda su longitud.

2.       El bolsillo del rotor guiado se ha cerrado y el bolsillo del rotor principal se ha llenado, pero aún está abierta la admisión.

3.      Los lóbulos se han entrelazado, los bolsillos que casan se juntan y empieza a acortarse.

4.      El bolsillo de la espiral se hace más pequeño. El gas se comprime a medida que es desplazado anualmente hacia el extremo de descarga.  A lo largo de la secuencia de 1 a 4 la cubierta del extremo de descarga ha sellado el bolsillo.

5.      La descarga ha sido descubierta y el gas comprimido se descarga.

Es posible tener doble-etapa haciendo un arreglo de máquinas en serie.  Ocasionalmente las dos etapas están en la misma carcaza conectadas por ductos internos.

En la figura se ilustra el ciclo de compresión en un compresor rotatorio de tornillos. En este equipo existen tres circuitos a saber un circuito eléctrico, un circuito de aceite y por último un circuito de aire. Se hará énfasis en los dos últimos.

1.      Inicialmente el aire atmosférico entra a la unidad a través del filtro de admisión.  El aire entra a la unidad por el vacío que generan los rotores al girar en sentido inverso.

2.      Se realiza la compresión de la mezcla aire / aceite en la unidad.

3.      La mezcla aire / aceite ya comprimida se descarga de la unidad compresora, pasa por el cheque para entrar al módulo del elemento separador.  El cheque sirve como prevención, puesto que el flujo de la mezcla se realiza por presión diferencial. Al existir un corte de energía el aceite tiende a salir por admisión, ya que es donde hay menor presión, reteniendo el cheque a la descarga.

4.      El módulo separador realiza la separación de aire y aceite.  La mezcla entra por la parte inferior del módulo en forma tangencial, creando un movimiento circular a la mezcla.  Las partículas de aceite que son más pesadas se decantan en el fondo del módulo.  Pequeñas cantidades de aceite aún siguen el trayecto con el aire entrando a un elemento separador de fibra coalescente que es donde se realiza la separación total de aire y aceite.

El efecto coalescente consiste en tomar la neblina del aire / aceite hacerla pasar por varios orificios que se concentran en un solo orificio generando así más gotas de aceite y dejar pasar sólo aire comprimido.

Es en el módulo separador donde se originan los dos circuitos: de aire y de aceite.

5.      Circuito de aire.  Siguiendo con el trayecto del aire, al salir del módulo pasa por un post-enfriador, el cuál puede ser con intercambiador de aire/ agua o aire/ aire tipo radiador.

Con el intercambiador de calor aire/ agua generalmente se logra una diferencia de temperatura fría de25° F y en el intercambiador aire/ aire 15° F.

6.      Por último el aire pasa por una trampa con drenaje automático, que retiene parcialmente el condensador de aire al ser enfriado, para ser suministrado a la planta.

7.      Circuito de aceite. Recordemos que el aceite tiene triple función: sellar, enfriar y lubricar.  Al salir del módulo el aceite pasa por una válvula termostática, en la cual se define que cantidad de aceite debe ser enfriado, debido a que todo el aceite no puede ser enfriado ya que hay que mantener una temperatura de compresión estable para evitar posibles condensados de aire en la unidad y crear cavitación.

8.      La cantidad de aceite que se necesita enfriar se hace pasar por el intercambiador de calor aire/ agua o aire/ aire.

9.      Al salir del intercambiador se pasa por el filtro aceite, donde se retienen las posibles suciedades.

10. Después de filtrado el aceite llega a un distribuidor, donde se reparte el aceite a los rodamientos, engranajes y a la unidad.

Para las unidades de tornillo no lubricamos se utiliza un enfriamiento por agua, para remover el calor de compresión.

El sistema de control de capacidad se hace normalmente por un sistema electro-neumático mecánico. Aunque en los últimos años se han lanzado al mercado compresores de tornillo controlados con un microprocesador, con el cual se tiene un considerable ahorro de energía.

El sistema de control gobernado con un microprocesador, se logra por un transductor instalado en el equipo, el cual toma todas las señales y las convierte en electrónicas. El panel de control tiene un seleccionador donde se escoge el parámetro a chequear, el cual mediante un mensaje alfanumérico presenta el valor de operación.

               

  

3.      COMPRESORES DE FLUJO CONTINUO

En este tipo de compresores el tema se centralizará en los compresores dinámicos centrífugos, ya que los demás compresores por su aplicación especial y escasa no es del caso mencionarlos.

COMPRESORES DINÁMICOS

La compresión en un compresor dinámico depende de la transferencia de energía que se le  entrega al gas por medio de un juego de aspas girando. El rotor cumple con esta transferencia de energía cambiando el momentum y la presión del gas.  El momentum, relacionado con la energía cinética, es convertido en energía de presión útil mediante la desaceleración del gas corriente bajo.  Un difusor estacionario o en otro juego de aspas.

Los compresores dinámicos no requieren lubricación interna y pueden suministrar aire libre de aceite.

COMPRESOR CENTRÍFUGO

El compresor centrifugo tiene un impulsor con alabes radiales o inclinados y hacia atrás.  El gas es obligado a pasar a través del impulsor por la acción mecánica de los alabes.  La velocidad generada se convierte en presión, parcialmente en el impulsor (la cantidad depende del diseño) y parcialmente en los difusores estacionarios que se encuentran inmediatamente después del impulsor.  Se muestra en ambas secciones radial y longitudinal un compresor centrifugo de una etapa.  Este utiliza un difusor radial y un colector de gas tipo voluta terminado en un difusor de voluta.

Los compresores centrífugos multi-etapa utilizan dos o más impulsores dispuestos para flujo en serie, cada uno con difusor radial y canal de retorno separando los impulsores.

Para comprender mejor el ciclo de compresión en este tipo de compresores, sigamos el flujo de gas.

1.      El aire tiene su entrada por el centro del impulsor el cual imparte velocidad al gas, la dirección que toma es radial.  La admisión se da por que se crea un vacío en la boca del compresor, debido al perfil que tienen los alabes.

2.      El aire es dirigido al difusor, que es donde la totalidad de la energía cinética se convierte en presión. Este cambio se debe al choque de las partículas con la pared del difusor.  Este principio se puede experimentar fácilmente si usted le pone la mano al flujo de aire que genera un ventilador.  En la mano se siente el choque y en la cara posterior se siente presión.

3.      Al salir del difusor el gas sigue la dirección, para entrar al interenfriador aire/ agua, en este caso de seis pasos, en este punto se disipa el calor de compresión.  El condensado de agua es removido por trampas con drenaje automático.

4.      El aire entra a la segunda etapa, el impulsor es de menor diámetro debido a que el volumen se ha reducido, el gas se comprime bajo el mismo principio que en la primera etapa.

5.      El aire después de pasar por el difusor de la segunda etapa entra al post-enfriado donde el aire comprimido es ya suministrado a la planta.

La relación entre etapas se determina en función del cambio de velocidad y de la densidad del gas.

Los intercambios de calor se hacen voluminosos debido a que estos tipos de compresores son muy sensibles a la caída de presión.

Las unidades centrífugas comercialmente operan en su mayoría a unas 20000 revoluciones por minuto con fuerte tendencia a aumentar.

La cantidad mínima de un compresor centrífugo esta limitada principalmente por el flujo de la última etapa.  Como límite práctico se puede emplear 340 pies cúbicos por minuto en modelos de carcasa con participación horizontal.

PARALELO ENTRE COMPRESOR ROTATIVO DE TORNILLO Y RECIPROCANTE.

En el medio industrial es muy frecuente encontrarse con la pregunta ¿entre un compresor de tornillo y uno de pistón cuál es mejor?

La respuesta es inmediata: el uno no es mejor que el otro, cada uno con sus características de diseño y parámetros de operación se comporta mejor frente al sistema, y aunque tienen mecanismos y regulación de control diferente las dos máquinas son confiables.

Para ayudar un poco a seleccionar el compresor más adecuado para satisfacer las necesidades de la planta, mostramos el siguiente paralelo entre las dos máquinas.

1.      Temperatura de compresión.

Debido a que el compresor rotatorio de tornillo se encuentra totalmente embebido de aceite, el aumento de la temperatura del aire comprimido con respecto a la ambiental es de aproximadamente 39° C a 100 PSIG, cuando en un compresor recíproco es mayor el aumento de la compresión.

2.      Aire a la admisión.

Debido a las tolerancias tan estrechas que se tienen entre los motores del compresor de tornillo exige una mejor calidad de aire atmosférico.  Los fabricantes tienen la opción de ofrecer un filtro de admisión de alta eficiencia para remover las partículas finas que se encuentran en suspensión en el aire de admisión.

3.      Unidad compresora

El compresor rotatorio de tornillo se ofrece como paquete compacto el cual ocupa menos área para la instalación que un compresor reciprocante de la misma capacidad.

4.      Mantenimiento.

Es muy arriesgado decir cual genera más costos de mantenimiento, ya que depende del tipo de planta y la aplicación. Algunas diferencias son:

        En el compresor reciprocante se encuentran más partes en movimiento y en contacto que prestan desgastes, que hay necesidad de inspeccionar con mayor frecuencia, pero no necesita mano especializada.  Además, debido a que trabaja a bajas revoluciones se logra una vida alta de las partes, combinado con una buena lubricación.

        Los compresores de tornillos se presentan menos partes en movimiento e inspección ya que el desgaste por contacto se presenta únicamente en los rodamientos los cuales trabajan a altas revoluciones.  Existen partes criticas en estos equipos tales como el sistema de lubricación que exigen un alto cuidado en el aceite, filtro de aceite y separador aire/ aceite.

5.      Instalación.

La mayoría de los fabricantes presenta el compresor de tornillo como una unidad compacta y montada sobre base, lo que hace que el compresor sea de fácil transporte e instalación.  Además como su nivel de vibración es bajo no necesita cimientos especiales.  Mientras en un compresor reciprocante se necesita fundación especial, aunque se tenga un balanceo perfecto.

6.      Costos.

En unidades por encima de 25 HP el compresor rotatorio de tornillo se hace con una inversión mucho más favorable que un compresor reciprocante.

7.      Sistema de control.

El compresor reciprocante exige un rango de regulación más amplio que en los de tornillo.  En las máquinas de pistón el rango es de 25 PSIG, mientras en los tornillos es de 3 PSIG, lo que significa un consumo de potencia mayor, los consumos de potencia hay que evaluarlos de acuerdo a la eficiencia de la máquina, y al parámetro anterior que da una base del consumo total de energía.

MANTENIMIENTO

El tema se centralizará en los compresores reciprocantes y rotatorios de tornillos, puesto que son los más comunes en las instalaciones de aire y haciendo un gran énfasis en los compresores reciprocantes.

El mantenimiento de cualquier máquina se puede describir como “la circunstancia de mantener un equipo en un estado particular o condición de operación”.  Esto se diferencia de las reparaciones, ya que estas consisten en la restauración de un equipo a condición anterior u original de “como nuevo”.  Un compresor es en general:

1.      Un respirador de aire: Necesita aire fresco y limpio.

2.      Un consumidor de energía:     Necesita energía eléctrica adecuada.

3.      Un generador de calor:   Necesita un adecuado suministro de enfriador.

4.      Un generador de agua condensada: Necesita drenajes.

5.      Un usuario de aceite: Necesita un lubricante de calidad y en cantidad apropiada.

6.      Un vibrador: Necesita fundaciones y tuberías apropiadas.

En un clima monetario actual, se hace énfasis en la economía de operación y la reducción de los costos generales fijos de los compresores.  Los fabricantes de este tipo de máquinas diseñan y construyen máquinas que cumplen con los requisitos reales mucho más estrecho, lo que hace que el mantenimiento y la correcta operación tomen mayor importancia.

Se tiene cierto concepto ideal sobre lo que el mantenimiento de compresores debe ser.  El mantenimiento por parte del usuario esta limitado en general por el presupuesto, el personal disponible, la destreza de dicho personal, los requerimientos de producción, etc. Siendo en muchos casos no estar relacionado con lo que el compresor requiere, y queda limitado a lo que el usuario puede hacer, convirtiendo entonces en un compromiso y llegan a un punto medio entre el ideal y la falta absoluta de resultados.

El mantenimiento es una inversión en la continuación de la operación económica del compresor.  El segundo beneficio más importantes la continuidad de la operación y un mínimo de interrupción no programada de la operación y reparaciones de emergencia. Cabe anotar en este instante que el reemplazo de piezas rotas conduce al manejo de crisis.

De los planteamientos hechos anteriormente puede surgir la pregunta ¿cómo puede entonces un ingeniero de planta o un superintendente de mantenimiento enfocar el problema de la programación y ejecución del mantenimiento de los compresores?

A.     Hacer un inventario de los compresores instalados.

1.      Cantidad, localización en planta, tipo de compresor.

2.      Determinar el ciclo de trabajo, tiempo cargando vs. tiempo descargando de cada compresor.

B.     Determinar la disponibilidad de capacidad de aire en reserva en cada área deservicio.

1.      Evaluar los efectos de una interrupción de la operación en cada área para predecir el aspecto de crisis de un compresor que esté temporalmente fuera de servicio.

2.      A partir de estos efectos, se podrá establecer áreas críticas y asignar prioridades en los programas de mantenimiento.

C.    Determinar requerimientos diarios normales de cada unidad.

1.      Aceite.

2.      Chequeos visuales y audibles.

3.      Establecer hoja de registro de rutina para ser llevada por las personas responsables de la máquina.

4.      Revisar las hojas conjuntamente con el personal.

5.      Planear con anticipación como resultado de estas de registro: piezas en existencia, reemplazamiento de piezas, chequeos periódicos, etc.

Como complemento a los aspectos anteriores miremos los siguientes puntos que aunque inicialmente no se consideran dentro los parámetros de mantenimiento, si influyen directamente en los equipos.  En primer lugar está la localización del compresor.  El costo de espacio actualmente es alto en cualquier planta.  Sin embargo, una localización inadecuada por ahorrar área es una falsa economía.  Debe haber suficiente espacio alrededor y por encima de la unidad para hacer el trabajo de rutina diaria.  Se debe dejar espacio también para: adecuada recirculación del aire con el fin de evitar sobrecalentamientos del motor y de otros dispositivos eléctricos sensibles como también del aire de admisión.  Si la unidad se instala en un sitio donde es difícil encontrarla, verla o moverla alrededor de ella, el personal de mantenimiento hallará una excusa para evitarla, es una reacción humana normal.

En segundo lugar está el filtro de aire de entrada.  Un compresor de aire es un respirador.  Si se le suministra aire sucio, húmedo y cargado de abrasivos entonces la vida útil de los elementos internos del compresor se acortarán considerablemente.  Ponga el filtro de admisión en un lugar limpio, pero localícelo donde sea accesible para servicio conveniente.

El compresor prestará un mejor servicio si:

1.      Lo mantiene limpio.

2.      Lo mantiene adecuadamente enfriado.

3.      Lo mantiene debidamente aceitado.

En cuanto a lubricación se puede hacer los siguientes comentarios:

1.      Seleccione un aceite que cumpla las especificaciones del fabricante del compresor.  Consulte el manual de instrucciones para las especificaciones exactas.

2.      Lleve registros sobre cuanto usa y cuando se hacen los cambios. 

Los registros deben ser los más sencillos posible.  En las unidades pequeñas enfriados por aire reciprocante, una simple etiqueta fijada a la unidad es suficiente.

Para las unidades más grandes y enfriadas por agua se deben llevar un registro mas elaborado.  Sin embargo no se deben llevar demasiado pesados con datos incompresibles.  El propósito de los registros es establecer el reconocimiento exacto de las funciones de mantenimiento periódico y llevar un historial con él, con el agua se puede proyectar el mantenimiento futuro.

En resumen, el mantenimiento de los compresores se realiza mejor si tiene en cuenta las siguientes sugerencias:

1.      Ubique la unidad en un área accesible.

2.      Manténgala limpia por dentro y por fuera.

3.      Manténgala enfriada.  Lleve control del agua de enfriamiento.  Si la unidad es enfriada por agua.

4.      Manténgala lubricada.  Controle la cantidad y la calidad del aceite.

5.      Lleve registro del tipo que le convenga a sus necesidades.  Le ayudará a determinar los intervalos de mantenimiento preventivo.

6.      Concéntrese en lo que usted realmente puede ser con los recursos disponibles.