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Tipos de Compresores

Hola, a todos! En este primer post les comparto un trabajo que hice para la escuela. Como el título lo dice, se trata de los distintos tipos de compresores que existen, su funcionamiento, usos comunes, presiones y caudales que cada uno soporta.
Espero que sea de utilidad para alguien que en algún momento tenga que hacer un trabajo similar o para quienes tan solo tengan curiosidad.


Tipos de Compresores

INTRODUCCIÓN

Los compresores son máquinas especialmente diseñadas y construidas para aumentar la presión en los gases. Son ampliamente utilizados en la actualidad para cientos de industrias y procesos
Existen muchos tipos de compresores con mecanismos distintos, debido a que hay diversas formas de las que se puede comprimir el aire.
Cada tipo tienes sus características propias, como la presión o el volumen que soporta, que lo hacen preferible para ciertos usos

TIPOS DE COMPRESORES

Por su principio de funcionamiento, existen dos grandes grupos en los que se pueden clasificar los tipos de compresores, y son:
Compresores de desplazamiento positivo:
El principio de funcionamiento de estos compresores se basa en la disminución del volumen del aire en la cámara de compresión donde se encuentra confinado, produciéndose el incremento de la presión interna hasta llegar al valor de diseño previsto, momento en el cual el aire es liberado al sistema.

Compresores dinámicos:
El principio de funcionamiento de estos compresores se basa en la aceleración molecular. El aire es aspirado por el rodete a través de su campana de entrada y acelerado a gran velocidad. Después es descargado directamente a unos difusores situados junto al rodete, donde toda la energía cinética del aire se transforma en presión estática. A partir de este punto es liberado al sistema.

Presion

TIPOS DE COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

COMPRESOR DE PISTÓN
Estos compresores son los más comúnmente utilizados en los diferentes procesos industriales dada su capacidad de trabajar en cualquier rango de presión.
Para su funcionamiento el aire es aspirado al interior de un cilindro, por la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal. Ese mismo pistón, al realizar el movimiento contrario, comprime el aire en el interior del mencionado cilindro, liberándolo a la red o a la siguiente etapa, una vez alcanzada la presión requerida.
Estos tipos de compresores suelen soportar caudales de entre 50 y 25000m3/h.
Teniendo una sola etapa se pueden conseguir presiones de 3-4 bares, pero pueden llegar a los 1000 o 2000 bares con múltiples etapas. Tener varias etapas significa que el aire es vuelto a comprimir en otro cilindro de otras etapas, hasta llegar a la presión final de utilización; esto también suele realizarse en otros tipos de compresores que se mencionarán a continuación, no solo en los de pistón.



COMPRESOR DE TORNILLO
Se basa en el desplazamiento del aire, a través de las cámaras que se crean con el giro de dos rotores helicoidales, uno macho y otro hembra que son prácticamente dos tornillos engranados entre sí. El aire llena los espacios creados entre ambos tornillos, aumentando la presión a medida que se va reduciendo el volumen en las cámaras.
Existen compresores de tornillo lubricado y compresores de tornillo exento. La diferencia entre ambos estriba en el sistema de lubricación.
El compresor de tornillo lubricado es el más habitual en la industria. En él se inyecta aceite en los rotores para lubricar, sellar y refrigerar el conjunto rotórico. En la mayoría de las aplicaciones, el residual de aceite no representa un problema.
En los compresores exentos de aceite se busca suministrar aire sin contaminar por el aceite de lubricación. Esto quiere decir que entre los rotores no se inyecta lubricante alguno, haciendo que estos elementos trabajen en seco. Por esto llega a ser ampliamente utilizado en industrias madereras por su limpieza y capacidad.
Estos compresores soportan caudales de entre 600 y 40000 m3/h y presiones de hasta 25 bares.





COMPRESOR DE PALETAS
El sistema consiste en la instalación de un rotor de paletas flotantes en el interior de una carcasa, situándolo de forma excéntrica a la misma. Durante el giro del rotor, las paletas flotantes salen y entran desde su interior, formando unas cámaras entre rotor y carcasa, que se llenan con el aire.
Al estar situado el rotor en una posición excéntrica al eje central de la carcasa, las cámaras van creciendo en la zona de aspiración, llegando a producir una depresión que provoca la entrada del aire. Según se desplazan con el giro del rotor, las cámaras se van reduciendo hacia la zona de impulsión, comprimiendo el aire en el interior y expulsando el aire sin necesidad de válvula alguna.
Estos compresores son adecuados para casos en que no es problema la presencia de aceite en el aire comprimido, fabricándose unidades de hasta 6.000 m3/h de capacidad, y para presiones de 8 bares en una sola etapa y de 30 bares en dos etapas.


COMPRESOR A MEMBRANA
Son de construcción sencilla y consisten en una membrana accionada por una biela montada sobre un eje motor excéntrico; de este modo se obtendrá un movimiento de vaivén de la membrana que desarrollara el principio de aspiración y compresión.
Permiten la producción de aire comprimido absolutamente exento de aceite, puesto que el mismo no entra en contacto con elementos lubricados del mecanismo de accionamiento, y en consecuencia el aire presenta gran pureza.
Utilizados en medicina, industrias alimenticias, farmacéuticas y ciertos procesos químicos donde se requiera aire sin vestigios de aceite y de gran pureza. No utilizados en general para uso industrial.
Normalmente no superan los 30m3/h de caudal. Se utilizan para presiones inferiores a los 7 bares.



COMPRESORES SCROLL
Estos compresores tienen un desplazamiento que se denomina orbital. La compresión se realiza por reducción de volumen. El conjunto compresor está formado por dos rotores con forma espiral. Uno de ellos es fijo en la carcasa y el otro es móvil, accionado por el motor. Están montados con un desfase de 180º, lo que permite que en su movimiento se creen cámaras de aire cada vez más pequeñas que comprimirán el aire.
Son muy utilizados para aires acondicionados, sistemas de refrigeración en tanques enfriadores de leche, transporte automotor de carga refrigerada, o en sistemas de bombas térmicas empleados para calentar o enfriar hogares y negocios. La tecnología scroll también ha sido exitosamente aplicada en criogenia y gas natural.
Presión máxima de trabajo: 0,3 mbar



COMPRESORES ROOTS
El principio de funcionamiento está basado en el giro de dos rotores de lóbulos en el interior de la carcasa. Los rotores giran de forma sincronizada y en sentido contrario, formando entre ellos unas cámaras en las que entra el aire. Los lóbulos se limitan a desplazar el aire, consiguiendo aumentar la presión en función de la contrapresión con la que se encuentran en la salida del equipo. Estos compresores son muy usados como soplantes, es decir, compresores de baja presión. Además resultan convenientes cuando se necesita aire completamente libre de rastros de lubricante.
Los caudales máximos están entorno a los 1500m3/h y solo alcanzan presiones no muy superiores a 1,5 bares y por tal razón su uso es restringido en aplicaciones neumáticas.



BOMBAS DE VACÍO
Las bombas de vacío son también equipos de desplazamiento positivo. Muchos de sus diseños son usados indistintamente como compresores o como bombas de vacío. Existen bombas de vacío de pistón, tornillo, paletas o lóbulos.

El funcionamiento de todas ellas es similar al de su compresor homólogo, pero con la característica de que están pensadas para aspirar del interior de un recipiente o red y no para comprimir el aire o gas que aspiran.

Como caso más excepcional, destacamos el diseño de las bombas de vacío de anillo líquido. En estos equipos hay un rotor de paletas fijas, instalado de forma excéntrica en la carcasa de la bomba. En el interior de la carcasa, hay un fluido que generalmente es agua. Cuando el rotor gira a su velocidad nominal, la fuerza centrífuga que ejerce sobre el fluido, hace que éste se pegue a las paredes internas de la carcasa, formando con las paletas del rotor unas cámaras de aspiración y compresión, cuyo funcionamiento es similar al del compresor de paletas.


compresores

TIPOS DE COMPRESORES DINÁMICOS


COMPRESORES CENTRÍFUGOS RADIALES
En estos compresores, el aire entra directamente por la campana de aspiración hacia la zona central del rotor. El rotor, girando a gran velocidad, lanza el aire sobre un difusor, donde la energía cinética imprimida a las moléculas del aire se transforma en presión estática.
Son especialmente adecuados para aplicaciones donde se requiere un trabajo continuo, como el caso de sistemas de ventilación, unidades de refrigeración, y otras que requieran mover grandes volúmenes de aire aumentando su presión mínimamente.
Pueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose presiones de 8 bar y caudales entre 10.000 y
20.000 m3/h.




COMPRESORES CENTRÍFUGOS AXIALES
Como su nombre lo indica, en los compresores de este tipo la corriente de aire fluye en dirección axial. Están formados por varios discos llamados rotores y estatores. Entre cada rotor, se instala un estator, donde el aire acelerado por el rotor, incrementa su presión antes de entrar en el disco siguiente.
Gracias a su alto rendimiento y facilidad de acoplamiento este tipo es el más utilizado en aviación.
Pueden llegar a tener una relación de compresión en aplicaciones industriales a lo largo de todas sus etapas de hasta 1:30 y es normal encontrar compresores con relaciones de compresión de 17:1 a 20:1.
Se construyen hasta 20 etapas de compresión. Alcanzando caudales desde los 200.000 a 500.000 m3/h y presiones de 5 bar.



aire

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