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U1: Preparación del Aire
EXPOSITOR: ING. ELMER MENDOZA
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Los Compresores suelen clasificarse por su tipo, los dos tipos principalesson:
De Desplazamiento
Dinámico
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Los compresores dedesplazamiento encierran el aireatmosférico en unacámara.
El volumen de la cámarase reduce gradualmente.
Esto hace que secomprima y se
presurice.
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Los compresoresdinámicos impulsan el aireatmosférico y lo comprimenacelerando la masa de aire.
Se aumenta la presiónañadiendo energía cinética
para acelerar la masa delaire, convirtiendo la energíade la velocidad en energíade presión.
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Auque ambas categorías de compresor difieren en cuanto a sudiseño, ambas comparten la misma funcion:
Tomar un volumen de aire a presión atmosférica y comprimirlo aun nivel superior de presión determinada.
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El Compresor Reciproco:
Este puede ser de etapa única omultietapa y se utiliza mucho en laindustria.
El compresor de etapa única, muyhabitual en automoción y enpequeños talleres, comprime elaire con una sola carrera delpistón.
A continuación el aire comprimidorevierte en el sistema.
Una presión típica suministrada poreste compresor es de 10 bares o145 psi.
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En este tipo de compresor, la paredinterior del cilindro sirve de recinto alpistón móvil.
A medida que el cigüeñal delcompresor gira, el pistón se mueve enla cámara del cilindro, del mismo modoque lo hacen los pistones del motor enun automóvil
A medida que el pistón desciende, elvolumen aumenta creando una presiónatmosférica inferior en la cámara del
pistón. Esta diferencia de presión haceque el aire acceda a través de laválvula de admisión
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A medida que el pistón asciende, elvolumen de aire disminuye y seproduce un aumento en la presión delaire.
Finalmente la presión obliga a que seabra la válvula de salida.
A continuación el aire comprimido sefuga.
Siempre que se comprime aire segenera calor.
Esto aumenta la energía necesaria paracomprimir el aire.
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Para evitar un aumento excesivo de latemperatura se han desarrollado loscompresores MULTIETAPA dotados deINTERREFRIGERADORES. Se tratade compresores que pueden generar
presiones mayores que las generadaspor los compresores de etapa única.
Los mas comunes son los compresoresdel tipo de doble etapa.
Consiste en dos pistones, unopequeño y otro grande, situados cadauno en su parte interior del cilindro yconectados al mismo cigüeñal.
El INTERREFRIGERADOR seencuentra entre las dos partesinteriores del cilindro.
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El aire penetra en la parte interior del
cilindro grande y, a continuación, escomprimido por el pistón a una presiónpredeterminada.
Seguidamente la válvula de salida se abre
descargando el aire caliente en elinterrefrigerador.
A continuación, se enfría el aire, bien por elefecto del agua fría que fluye al
interrefrigerador por sus conductos, o bienpor que se impulsa el aire a través delinterrefrigerador mediante un ventilador.
El aire comprimido refrigerado accede
a la parte inferior del cilindro maspequeño de la segunda etapa pormedio de la válvula de admisión.
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A medida que el pistón
asciende por la parte interior, elaire se comprime aun masaumentando la presión.Entonces se abre la válvula desalida permitiendo que el aire
acceda al sistema.
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El compresor de Diafragma:
Funciona de la misma forma que elcompresor de pistones aunque el pistóneste separado de la cámara decompresión por medio del diafragma.
Este diafragma evita que el aire entre en
contacto con las partes reciprocas, ymantiene el aire totalmente libre deaceite.
Se trata de un tipo de compresor ideal
para la industria alimentaria,farmacéutica y similares donde seprecisa que el aire comprimido este librede aceite.
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El compresor Rotatorio:
También denominado compresor dealabes es muy eficaz, aunque su
limitación de presión se sitúe en tornoa 10 bares/145 psi.
El rotor esta montado excéntricamenteen el estator o cámara de compresión.
De esta manera puede reducirse elvolumen de aire en la cámara.
El rotor se acopla por medio de un ejea un dispositivo motriz, quenormalmente suele ser un motoreléctrico.
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El rotor dispone de variasranuras, en cada una de lascuales se encuentra una pala o
alabe.
A medida que el rotor gira, losalabes son impulsados contra lapared del estator por el efecto de
la fuerza centrífuga.Entre el rotor y el estator se formauna junta a base de aceite que esinyectada al aire al principio delciclo de compresión.Posteriormente este aceite seelimina del aire mediante unseparador de aceite.
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La admisión del aire seencuentra en el lugar de mayor
volumen de la cámara decompresión, y la salida, donde elvolumen es menor.
Por consecuencia a medida que
los alabes giran, el espacio entreellos va reduciéndose.
Esta reducción del volumencomprime el aire en sudesplazamiento entre la admisióny la salida.
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El Compresor de Tornillo Rotatorio:
Dispone de dos tornillos
entrelazados con lóbuloshelicoidales.
Se consiguen presiones de hasta 10bares/145 psi, asi como elevadosregimenes de caudal pese a tratarse
de compresores muy silenciosos.
A medida que los tornillos giran,disminuye el espacio entre loslóbulos. Así es como se comprime el
aire en el orificio de salida
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Es esencial una colocación precisade los tornillos, y el aceite ademásde actuar como junta entre lostornillos rotatorios lubrica laspiezas y refrigera el aire.
Entonces el aceite se separa delaire antes que acceda al sistema.
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Compresor de Rotor Lobulado
(Roots): En este tipo de compresor los rotoresno se tocan y producen un cierto“retroceso” que aumentaproporcionalmente con la presión desalida. Por lo tanto, el máximo nivel deeficacia, se consigue haciendo quefuncione a la máxima velocidad.
Puede conseguirse 17,3 bares (250
psi) con este tipo de compresor dedesplazamiento constante.
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Compresor Axial:
La rotación acelera el fluido en el sentido axialcomunicándole de esta forma una gran cantidad
de energía cinética a la salida del compresor, ypor la forma constructiva, se le ofrece al aire unmayor espacio de modo que obligan a unareducción de la velocidad. Esta reducción setraduce en una disminución de la energía
cinética, lo que se justifica por habersetransformado en energía de presión.
Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales(200.000 a 500.000 m³/h) con flujo uniforme pero a presionesrelativamente bajas (5 bar).
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Compresor Radial:
En este caso, el aumento de presión del aire seobtiene utilizando el mismo principio anterior, conla diferencia de que en este caso el fluido esimpulsado una o más veces en el sentido radial.
Por efecto de la rotación, los álabes comunican energía cinética y lo dirigenradialmente hacia fuera, hasta encontrarse con la pared o carcasa que loretorna al centro, cambiando su dirección. En esta parte del proceso el airedispone de un mayor espacio disminuyendo por tanto la velocidad y la
energía cinética, lo que se traduce en la transformación de presión. Esteproceso se realiza tres veces en el caso de la figura, por lo cual elcompresor es de tres etapas. Se logran grandes caudales pero a presionestambién bajas. El flujo obtenido es uniforme.