Contenido
6.1- FUNCIONAMIENTO, LOS TIPOS Y COMPONENTES DE LOS COMPRESORES. 1
Tipos de compresores. 1
Funcionamiento. 2
Componentes de los compresores. 5
6.2.- PROPIEDADES DEL AIRE Y OTROS FLUIDOS DE TRABAJO QUE UTILIZAN LOS COMPRESORES. 5
6.3.- CAPACIDAD Y LA EFICIENCIA DE LOS COMPRESORES. 10
BIBLIOGRAFÍA. 14



Tabla de ilustraciones.
Figura 1. Tipos de compresores. 2
Figura 2.Funcionamiento básico de un compresor. 4
Figura 3. Partes de un compresor de émbolo. 5

6.1- FUNCIONAMIENTO, LOS TIPOS Y COMPONENTES DE LOS COMPRESORES.
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
(Energía mediante vapor, aire o gas; Severns):
El aire comprimido tiene infinidad de aplicaciones, debido a su adaptabilidad y facilidad de transporte, una importante aplicación es el accionamiento de taladros, martillos, chorros de arena, controles, pulverizadores y bombas. La presión relativa requerida para los controles neumáticos es de 0.07 a 1.05 Kg/cm2; para las herramientas neumáticas de 5 a 6.5 Kg/cm2; para motores de aire de 3 a 7 Kg/cm2, si el aire se expansiona; y para la licuefacción del aire como medio para separar sus componentes de 140 a 245 Kg/cm2.
Tipos de compresores.
Para producir aire a bajas presiones, inferiores a 385 mm de agua, se utilizan ventiladores. Por encima de estos valores se emplean varios tipos de compresores y ventiladores, los cuales pueden clasificarse como sigue:
I. De desplazamiento positivo:
1. Compresores de émbolo
2. Ventiladores-compresores
3. Ventiladores no compresores
II. De desplazamiento no positivo, o dinámicos:
1. Ventiladores centrífugos de flujo radial.
2. Compresores de flujo axial
3. Compresores de flujo mixto
Todas estas máquinas pueden instalarse en serie o paralelo para aumentar la presión o la capacidad, lo cual se lleva a cabo instalando dos, tres, o cuatro cilindros, o ventiladores, sobre un mismo bastidor, o bien colocándolos como unidades independientes con refrigeradores intermedios, ver figura 1.

Funcionamiento.
(Compresores, su funcionamiento y mantenimiento; Richard Widman):

Los compresores pueden ser usados para aumentar la presión o flujo de un gas (aire, amoniaco, GNC, nitrógeno, CO2, etc.). A veces esto es intermitente (un taller, gomería, restaurante, planta procesadora pequeña, etc.) a veces continuo (bombeo de gasoductos, embotelladoras de gaseosas o cerveza, sopladores de bolsas y envases plásticos, etc.). El uso para aumentar presión puede ser para uso directo como inflar neumáticos (llantas), limpiar piezas, desempolvar, etc. o para accionar algún equipo como sistema de lubricación neumática, equipos de perforación, válvulas de control, etc. Cada tipo de compresor tiene ventajas para aplicaciones específicas, y los materiales utilizados en su construcción son compatibles con ciertos gases y/o aceites, limitando su intercambiabilidad.
Los compresores en general son similares a bombas que utilizamos para bombear líquidos. Por lo que en general los líquidos no pueden ser comprimidos utilizando un equipo similar al compresor La bomba aumenta presión o flujo en una relación directa.

En su forma más simple, el inflador de bicicleta es un compresor. Al empujar un lado, el aire en el otro lado es comprimido si la salida es tapada o conectada al neumático. El aire frío entra el compresor donde la energía usada para comprimirlo es convertida a un aumento de presión y temperatura, reduciendo el volumen final. Para los que hemos inflado neumáticos a cuatro mil metros sobre el nivel del mar, es fácil comprender que entre más denso el aire de la entrada (o mayor presión), más presión saldrá de esta operación. Este concepto nos lleva a los compresores de dos etapas.
Se usa para presiones de relativas hasta 10.5 kg/cm2 se emplean en unidades de un solo escalonamiento, para presiones hasta 210 Kg/cm2 de tres escalonamientos. Los compresores accionados por motores síncronos de velocidad constante, hay que servirse de dispositivos para descargar el compresor cuando no se utiliza aire. Un compresor, de doble efecto, y con dos escalonamientos es movido directamente por un motor sincrónico.
La masa giratoria del motor elimina la necesidad del volante. El pequeño par de arranque de estos motores obliga a arrancar en vacío, con las válvulas de admisión o de escape abiertas en cada extremo del cilindro.
La relación de compresión de un compresor centrífugo de una sola etapa normalmente está en la gama de 6:1 a 7:1. El volumen de aire que puede moverse por un compresor centrífugo de una sola cara activa se determina por el diámetro del compresor. Si el diámetro es demasiado grande, la velocidad de la punta llegará a ser demasiado alta, y el rendimiento disminuirá. Los compresores de gran diámetro también requieren que el motor sea grande y por lo tanto difícil de aerodinamizar. A continuación en la figura 2 se presenta el funcionamiento básico de un compresor.

Componentes de los compresores.
Los compresores se componen básicamente de las siguientes partes: el depósito o tanque, el rotor las válvulas, la carcasa, el aftercooler, el deshumificador, las líneas de suministro, etc. Dependiendo de tipo de compresor pueden ser el tornillo, los pistones, los álabes, las paletas deslizantes, rotor de álabes fijos, lóbulos del rodete; además de accesorios como los filtros de aire, las válvulas de paso, las válvulas de purga de condensación de humedad, válvulas de purga de presión, manómetros, válvulas de control de presión, válvulas de control de flujo y válvulas de alivio. Véase la figura 3.








Otros elementos de la conexión de un compresor son los secadores de aire comprimido, filtros y separadores, filtros anticontaminantes, filtros para la admisión de aire del compresor y los silenciadores.
6.2.- PROPIEDADES DEL AIRE Y OTROS FLUIDOS DE TRABAJO QUE UTILIZAN LOS COMPRESORES.
(Universidad de Cantabria; Compresores; Pedro Fernández Díez):
El aire (como todos los aeriformes) no tiene forma ni volumen, pues llena en todo momento el recipiente en que está contenido. Su volumen puede variar de forma y también de valor, pues cuando el volumen V se vuelve V1>V el fenómeno se llama de expansión, mientras que si V1<V el fenómeno se llama de compresión. Vamos a aplicar nosotros el segundo caso.
La composición volumétrica del aire es aproximadamente de:
78% de nitrógeno
21% de oxígeno
resto de argón, helio, hidrógeno, xenón, criptón, bióxido de carbono, vapor de agua, polvo, etc.
Su densidad es de 1´293 Kg/m3 a 00 C y 1 atmósfera de presión. Los gases y los líquidos no se comportan de igual manera al someterlos a una presión. Así cuando llenamos una jeringuilla de aire y tapamos el orificio al presionar el émbolo, observamos que el aire de su interior se puede comprimir aunque cueste un esfuerzo. Si dejamos de hacer presión, el émbolo subirá hasta recuperar la posición inicial. Esta tendencia del gas a expandirse se emplea para el accionamiento y el control en neumática.
Las propiedades más importantes del aire y de los gases son:
• Abundante: Está disponible para su compresión prácticamente en todo el mundo, en cantidades ilimitadas.
• Transporte: El aire y los gases pueden ser fácilmente transportado por tuberías, incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.
• Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El aire y gases pueden almacenarse en depósitos y tomarse de éstos. Además, se puede transportar en recipientes (botellas).
• Temperatura: El aire es insensible a las variaciones de temperatura, garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas. Sin embargo los gases especialmente los inflamables son susceptibles a las altas temperaturas.
• Antideflagrante: En el caso del aire no existe ningún riesgo de explosión ni incendio; por lo tanto, no es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.
• Limpio: El aire y gases son limpios y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos, no produce ningún ensuciamiento Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero.
• Constitución de los elementos: La concepción de los elementos de trabajo es simple si, por tanto, precio económico.
• Velocidad: Es un medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.(La velocidad de trabajo de cilindros neumáticos pueden regularse sin escalones.)
Para delimitar el campo de utilización de la neumática es preciso conocer también las propiedades adversas.
• Preparación: El aire y gases deben ser preparados, antes de su utilización. Es preciso eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).
• Compresible: Con aire y gases no es posible obtener para los émbolos velocidades uniformes y constantes.
• Fuerza: El aire y gases comprimidos son económicos sólo hasta cierta fuerza. Ejemplo: el aire está condicionado por la presión de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el límite, también en función de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N (2000 a 3000 kp).
• Escape: El escape de gases en general produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.
• Costos: El aire comprimido es una fuente de energía relativamente cara; este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio económico y el buen rendimiento (cadencias elevadas).
Para el aire:
Fundamentos físicos
La superficie del globo terrestre está rodeada de una envoltura aérea. Esta es una mezcla indispensable para la vida y tiene la siguiente composición:
Nitrógeno aprox. 78% en volumen
Oxígeno aprox. 21% en volumen
Además contiene trazas, de bióxido de carbono, argón, hidrógeno, neón, helio, criptón y xenón.
Para una mejor comprensión de las leyes y comportamiento del aire se indican en primer lugar las magnitudes físicas y su correspondencia dentro del sistema de medidas. Con el fin de establecer aquí relaciones inequívocas y claramente definidas, los científicos y técnicos de la mayoría de los países están en vísperas de acordar un sistema de medidas que sea válido para todos, denominado "Sistema internacional de medidas", o abreviado "SI".
Propiedades Físicas:
Es de menor peso que el agua.
Es de menor densidad que el agua.
Tiene Volumen indefinido.
No existe en el vacío.
Es incoloro, inodoro e insípido.
Fundamentos físicos de los gases:
Las relaciones matemáticas utilizadas para presiones del aire inferior a los 12 bares, son las correspondientes a las de los gases perfectos. La ley de los gases perfectos relaciona tres magnitudes, presión (P), volumen (V) y temperatura (T), mediante la siguiente fórmula:
P * V =m * R * T
Dónde:
P = presión (N/m2).
V = volumen especifico (m3/kg).
m = masa (kg).
R = constante del aire (R = 286,9 J/kg*k).
T = temperatura (k)
Las tres magnitudes pueden variar.
- Si mantenemos constante la temperatura tenemos:
P * V = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
P1 * V1 = P2 * V2
P1 / P2 = V2 /V1
De manera que cuando modificamos la presión de un recipiente que contiene aire comprimido, se ve modificado el volumen y a la inversa si modificamos su volumen se ve modificada la presión a la que se encuentra, a esta ley se la conoce como ley de Boyle- Mariotte.
- Si ahora mantenemos la presión constante tenemos. V/T = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
V1/T1 = V2/T2
Ahora cuando modificamos el volumen se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que varíe el volumen, a esta ley se la conoce como ley de Gay- Lussac.
- Si ahora mantenemos el volumen constante tenemos.
P/T = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
P1/T1 = P2/T2
En este caso cuando modificamos la presión se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que varíe la presión, y esta es la ley de Charles.
6.3.- CAPACIDAD Y LA EFICIENCIA DE LOS COMPRESORES.
Factores que determinan la capacidad de un compresor.
1. Factores de diseño mecánico- estos son inherentes en el compresor y no se pueden cambiar.
a. diámetros de los cilindros.
b. recorrido de los cilindros.
c. número de los cilindros.
d. espacio muerto.
e. revoluciones por minutos en los compresores semi-herméticos y los herméticos.
2. Factores de aplicación- estos son los que pueden cambiar hasta cierto límite.
a. la presión de succión.
b. la presión de descarga.
c. tipo de refrigerante a usarse.
d. revoluciones por minutos en compresores abiertos.
Desplazamiento volumétrico.
Es la cantidad de refrigerante en pulgadas cúbicas por minutos que desplaza o bombea un compresor y viene determinado por la fórmula:
D.V. = (π x R² x L) x N x RPM
D.V.= desplazamiento volumétrico en in3/min.
π = (Pi)= 3.1416
R²= radio al cuadrado
L= largo o recorrido del cilindro
N= número de cilindros
RPM = revoluciones por minutos, velocidad del compresor .
La separación del punto muerto en un compresor fluctúa entre .010 pulgadas a .020 pulgadas. En compresores la separación existente entre el pistón y el cilindro es de .0002 pulgadas por cada pulgada de diámetro que tenga el pistón.
Eficiencia volumétrica
Es la razón matemática existente entre el volumen real desplazado por un compresor y el volumen calculado (por diseño de fábrica).
La eficiencia volumétrica se determina por la fórmula:
E.V.= V.R. / V.C. x 100
E.V.= eficiencia volumétrica en %
V.R.= volumen real (actual)
V.C.=volumen calculado (por diseño de fábrica).
Razón de compresión
Es la razón que existe al dividir la presión absoluta de descarga entre la presión absoluta de succión. La razón puede variar hasta 10 a 1 para compresores de una etapa. Si la razón es más alta, compresores de dos etapas deberán utilizarse.
Una razón alta de compresión significa que hay una presión baja de succión, esto no es deseable ya que resultaría en un gasto innecesario de fuerza además, teniendo una temperatura del refrigerante gaseoso en descarga muy elevada. Esto pudiera ocasionar problemas en los cojinetes o casquillos conllevándolos a roturas y desgastes.
La fórmula para razón de compresión es:
Rc= Pd / Ps
Rc= razón de compresión
Pd= presión absoluta de descarga
Ps= presión absoluta de succión
Cálculos de transmisión mediante poleas.
El diámetro de las poleas está en razón inversa de las velocidades respectivas. La polea más pequeña es la que pertenece al motor generalmente y la más grande por consiguiente al compresor.
La fórmula para calcular transmisión de fuerzas es:
d x v.m. = D x v.c
d= diámetro de la polea del motor
v.m.= velocidad del motor en rpm
D= diámetro de la polea del compresor
v.c.= velocidad del compresor en rpm.

Rendimientos.
Rendimiento de compresión (ec), que también es llamado rendimiento adiabático o isoentrópico, es la relación que existe entre el trabajo isoentrópico y el indicado real.
ec=(Trabajo isoentrópico)/(Trabajo indicado real)
El trabajo isoentrópico se toma como patrón en los procesos de compresión, toda vez que en él se ha supuesto que la máquina utilizada es perfecta sin transmisión de calor ni rozamientos y que el gas empleado es asimismo perfecto.
El rendimiento volumétrico (ec) de un compresor de émbolo se puede determinar midiendo el caudal del aire y el desplazamiento, o bien utilizando el diagrama del indicador. El resultado obtenido con el método basado en la medición del caudal se denomina rendimiento volumétrico real, y es la relación que existe entre la cantidad de aire libre descargado por el compresor y el desplazamiento de éste, en m3/min. Es decir,
ev (real)= (Aire libre descargado, m3/min)/(Desplazamiento,m3/min)
ev (real)= (Masa de aire descargada,kg)/(Desplazamiento de masa equivalente,kg)



gracia por pasar el post