COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Se tienen dos grupos básicos de compresores.  En los de desplazamiento positivo (flujo intermitente) el aumento de presión se consigue confinado el gas de un espacio cerrado, donde posteriormente el volumen se reduce por una acción mecánica.  En los compresores de flujo continuo dinámico el aumento de presión se obtiene comunicando energía cinética al flujo constante de gas y convirtiendo esta en energía de presión por medio de un difusor.

Se describen a continuación los compresores reciprocantes, de tornillos rotativos y centrífugos, puesto que son los más utilizados en la industria.

1.      COMPRESORES RECIPROCANTES

Son máquinas en las cuales la compresión y el desplazamiento se efectúa por la acción positiva de un pistón que está reciprocando dentro de un cilindro.

El elemento básico de compresión reciprocante es un simple cilindro comprimiendo un solo lado del pistón, esto es para compresor de simple efecto.  Una unidad comprimiendo en los lados del pistón es de doble efecto.

El compresor reciprocante usa válvulas automáticas de resorte que se abren únicamente cuando la presión diferencial adecuada existe a través de la válvula.

Las válvulas de admisión se abren cuando la presión en el cilindro es ligeramente menor a la presión de admisión.  Las válvulas de descarga se abren cuando la presión en el cilindro está un poco por encima de la presión de descarga.

 El funcionamiento de las válvulas es asistido por pequeños muelles que ayudan a acelerar el movimiento de cierre.

El diseño y calidad de la válvula son decisivos para muchos de los datos de funcionamiento del compresor tales como el consumo especifico, el rendimiento volumétrico, los costos de mantenimiento y la vida de servicio.

Muchos problemas de compresión involucran condiciones que están más allá de la capacidad de una sola etapa de compresión.  Una alta relación de compresión (la presión de descarga absoluta divida por la presión absoluta de admisión) puede causar una temperatura de descarga excesiva u otros problemas.

Por lo tanto se hace necesario combinar elementos o grupos de elementos en series para conformar una unidad multi-etapa, en el cual habrá dos o más pasos de compresión.  El gas frecuentemente es enfriado entre etapas para reducir la temperatura y el volumen que entra a la siguiente etapa.

Los cilindros están proporcionados de acuerdo a la relación de compresión total, las etapas se van reduciendo en volumen proporcionalmente, puesto que el gas ha sido comprimido parcialmente y enfriado en la etapa anterior, y por lo tanto ocupa menos volumen.

De acuerdo con las experiencias que se han tenido en la industria, una buena rentabilidad del equipo se obtiene trabajando en los siguientes rangos de presión, de acuerdo con el número de etapas:

0- 80 PSIG           Una etapa

80- 200 PSIG       Dos etapas

200 ó más PSIG   Tres etapas ó más

Las partes de un compresor de simple efectos con dos etapas y uno de doble efecto y una etapa se muestran en la figura.

    

CICLO DE COMPRESIÓN EN UN COMPRESOR RECIPROCANTE.

Se explica el ciclo bajo un diagrama teórico P vs. V para un compresor de una etapa.

Diagrama A

Muestra el elemento básico con el cilindro lleno de aire atmosférico.  El punto 1 es el inicio de compresión.  Las válvulas de admisión y descargas están cerradas.

Diagrama B

Muestra la carrera de compresión, el pistón se ha movido hacia la izquierda, reduciendo el volumen original del aire acompañado por el aumento de presión.  Las válvulas aún permanecen cerradas.  La compresión se da del punto 1 al punto 2 que es cuando la presión del cilindro a alcanzado la del tanque.

Diagrama C

Es el momento en que el pistón esta completando la carrera de descarga.  Las válvulas de descarga se abren justo después del punto 2.  El aire comprimido fluye a través de las válvulas de descarga hacia el tanque.

Diagrama D

Después de que el pistón alcanza el punto 3 la válvula de descarga se cierra dejando el espacio muerto (clearance) lleno de aire a la presión de descarga.  Tanto las válvulas de admisión y descarga permanecen cerradas y el aire atrapado en el espacio muerto aumentará de volumen causando una reducción en la presión, esto continua, hasta que la presión en el cilindro disminuye por debajo de la presión de admisión en el punto 4.

Diagrama E

La válvula de admisión ahora se abre y el aire empieza a fluir hacia el interior del cilindro hasta que finaliza la carrera de admisión.  Las válvulas de admisión se cierran, punto 1, y el ciclo se repite en la siguiente revolución cigüeñal.

En un compresor reciprocante de dos etapas, los cilindros están proporcionando de acuerdo a la relación de compresión total, el cilindro de la segunda etapa es más pequeño por que el aire habiendo sido ya parcialmente comprimido y enfriado ocupa menos volumen que en la primera etapa.

Las condiciones antes de empezar la compresión son los puntos 1- 5 para la primera y segunda etapa respectivamente, después de la compresión los puntos 2- 6, y de las descargas en los puntos 3- 7.  La expansión del aire atrapado en el espacio muerto a medida que el pistón se regresa nos lleva a los puntos 4- 8 y en la carrera de admisión los cilindros son llenados nuevamente en los puntos 1- 5 y el ciclo se establece para su repetición.

Las etapas múltiples para cualquier compresor de deslizamiento positivo siguen el patrón descrito anteriormente.