Generación del aire comprimido
Para generar aire comrimido necesitamos maquinas que reduzcan el volumen del gas para incrementar su presión (Segun Boyle-Mariotte), este tipo de maquina la conocemos como COMPRESOR y dentro de las maquinas para fluidos está catalogada como una maquina termica ya que al comprimir el gas variamos su densidad, si por ejemplo se impulsara el fluido sin afectar la densidad del mismo se podria catalogar como maquina hidráulica.
COMPRESORES
En el mercado se encuentran diferentes modelos de compresores. Éstos se agrupan bajo dos principios de funcionamiento:
Compresores Alternativos. La compresión se realiza al aspirar aire de un recinto hermético y reducir su volumen hasta alcanzar la presión deseada.
Compresores Rotativos. Basan su principio de funcionamiento en las leyes de la dinámica de fluidos. Transforman la energía cinética de un fluido en energía de presión.
Con los diferentes modelos que existen en el mercado para cada uno de los dos tipos de compresores, se puede establecer un esquema de visión general como el siguiente:
COMPRESORES ALTERNATIVOS
Compresor de Émbolo
El compresor más habitual en las industrias ya que es barato y robusto. Por otro lado, necesita lubricación para su funcionamiento y produce elevado calentamiento del aire.
Se puede utilizar tanto para equipos estacionarios como móviles, en una gran variedad de tamaños. Los más grandes pueden llegar a entregar caudales superiores a los 500 m3/min. Las presiones suelen alcanzar los 6-7 Bar.
Su principio de funcionamiento es sencillo. El eje desplaza a un émbolo con movimientos alternativos. En la fase de aspiración, el aire llena la cavidad del pistón. En la fase de compresión, al desplazarse el émbolo hacia arriba, reduce el volumen del gas y lo impulsa hacia la línea de distribución.
Para alcanzar mayores presiones y aumentar el rendimiento, algunos compresores disponen de varios pistones (compresores multietapas) dispuestos en serie. El aire que sale de una etapa se vuelve a comprimir en la siguiente, hasta alcanzar presiones cercanas a los 200 Bar.
Compresor de Membrana
Su funcionamiento es similar a los de émbolo. Una membrana se interpone entre el aire y el pistón, de forma que se aumenta su superficie útil y evita que el aceite de lubricación entre en contacto con el aire estos compresores proporcionan aire limpio, por lo que son adecuados para trabajar en industrias químicas o alimentarias.
Normalmente no superan los 30 m3/h de caudal. Se utilizan para presiones inferiores a los 7 Bar.
COMPRESORES ROTATIVOS
Compresor de Paletas
Estos compresores están constituidos por un rotor excéntrico que gira dentro de un cárter cilíndrico. Este rotor está provisto de aletas que se adaptan a las paredes del cárter, comprimiendo el aire que se introduce en la celda de máximo.
Necesitan lubricación para las piezas móviles, reducir el rozamiento de las paletas y mejorar la estanqueidad.
Compresor tipo Roots (Lóbulos)
Estos compresores no modifican el volumen de aire aspirado. Lo impulsan. La compresión se efectúa gracias a la introducción de más volumen de aire del que puede salir. Los caudales máximos está entorno a los 1500 m3/h. Las presiones no suelen superar los 1-2 Bar.
Su principio de funcionamiento se basa en aspirar aire e introducirlo en una cámara que disminuye su volumen. Está compuesto por dos rotores, cada uno de los álabes, con una forma de sección parecida a la de un ocho. Los rotores están conectados por dos ruedas dentadas y giran a la misma velocidad en sentido contrario, produciendo un efecto de bombeo y compresión del aire de forma conjunta.
Compresor de Tornillo
Son los otros compresores ampliamente utilizados en la industria, junto con los compresores de émbolo.
Funcionan mediante dos rotores helicoidales paralelos, que giran en un cárter en sentidos contrarios e impulsan el aire de forma continua. El rotor macho, conectado al motor, arrastra al rotor hembra como consecuencia del contacto de sus superficies, sin ningún engranaje auxiliar. El volumen libre entre ellos disminuye comprimiendo el aire
Es necesario lubricar las piezas móviles con aceite, para evitar severos desgastes y refrigerar los elementos. Este aceite se deberá separar del aire comprimido mediante un separador aire-aceite.
Pueden dar caudales elevados, 24.000 m3/h y presiones cercanas a los 10 bares. También se pueden colocar en serie varias etapas, llegando a presiones de 30 bares.
Compresor Radial
Se basan en el principio de la compresión de aire por fuerza centrífuga y constan de un rotor centrífugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando aire en sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en sentido radial. La fuerza centrífuga que actúa sobre el aire lo comprime contra la cámara de compresión.
Pueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose presiones de 8-12 bares y caudales entre 10.000 y 20.000m3/h. Son máquinas de alta velocidad, siendo esta un factor fundamental en el funcionamiento ya que está basado en principios dinámicos, siendo la velocidad de rotación del orden de las 15.000 a 20.000 r.p.m.
SELECCIÓN DE UN COMPRESOR
Para la selección de un compresor se debe saber que caudal nos va a entregar en m3/h y la presión en Bar a la que tiene capacidad de sostener, con estos datos se traza un cruce de ejes en la siguiente gráfica y seleccionamos el tipo constructivo mas recomendado para una aplicación determinada:
