Tipos de compresores / types of compressors

COMPRESORES DE AIRE A PISTÓN

Los compresores son máquinas que aspiran el aire ambiente (a presión atmosférica) y lo comprimen hasta lograr una presión superior. Existen distintos modelos de compresores, tales como:

• Compresores de simple efecto y una etapa de compresión. Refrigeración por aire.
• Compresores de simple efecto, de dos etapas de compresión. Refrigeración por aire.
• Compresores de doble efecto, dos etapas de compresión y refrigeración por agua.
• Compresores de simple efecto, dos etapas de compresión y refrigeración por aire, sin engrase de cilindros.
• Compresores de doble efecto, dos etapas de compresión; refrigeración por agua, sin engrase de cilindros.

CLASIFICACIÓN

Los compresores se pueden clasificar atendiendo al número de etapas y por el modo de trabajar el pistón. De esta forma encontramos:

POR EL NUMERO DE ETAPAS

• Compresores de una etapa: disponen de una simple etapa de compresión. Se componen de un cárter con cigüeñal, pistón y cilindro. Para su refrigeración lleva en la parte exterior, aletas que evacuan el calor por radiación. ( compresores de pequeñas potencias)
• Compresores de dos etapas: su característica principal es que el aire es comprimido en dos etapas. En la 1ª etapa (de baja presión) se comprime hasta una Pi= 2 a 3 bares; y en la segunda (de alta presión), se comprime hasta una presión de 8 bares. Pueden ser refrigerados por aire y por agua, el refrigerador intermedio (entre etapas) puede actuar a base de un ventilador o en virtud de una corriente de agua a través del mismo.

POR EL MODO DE TRABAJAR EL PISTÓN

• Simple efecto: se dice que un pistón es de simple efecto cuando trabaja sobre una sola cara del mismo y precisamente aquella dirigida hacia la cabeza del cilindro. La cantidad de aire desplazado es igual a la carrera por sección del pistón.
• Doble efecto: el pistón es de doble efecto cuando trabaja sobre sus dos caras y delimita dos cámaras de compresión en el cilindro. Así, el volumen engendrado es igual a dos veces el producto de la sección del pistón por la carrera. Haya que tener en cuenta el vástago, que ocupa el espacio obviamente no disponible para el aire, y, como consecuencia, los volúmenes creados por las dos caras del pistón no son iguales.
• Etapas múltiples o tándem: el pistón es de múltiples etapas si tiene elementos superpuestos de diámetros diferentes, que se desplazan en cilindros concéntricos. El pistón de mayor diámetro puede trabajar en simple o doble efecto. Esta disposición es muy utilizada por compresores de alta presión.
• Diferencial: al pistón diferencial si trabaja a doble efecto, pero con diámetros diferentes para conseguir la compresión en dos etapas. Tiene limitada la utilidad, y está cayendo en desuso.

POR EL NÚMERO Y DIPOSICION DE LOS CILINDROS

En los compresores de cilindros, o a pistón, los fabricantes utilizan diversas formas de montaje para estos, siendo las más frecuentes:

• Disposición vertical, utilizados para pequeñas potencias.
• Horizontal
• En L o en Angulo de 90º Para compresores grandes de doble efecto, se recurre al formato en L o en ángulo, con el cilindro de baja presión vertical y el de alta presión horizontal.

,

• De dos cilindros opuestos o colocación en V. para compresores pequeños se disponen en forma de V es la más empleada. T

Todos ellos son para trabajar a un a presión comprendida entre 6 y 7 bar. La presión máxima de 8-10 bares, establecida como base general, indica la presión límite a la que puede trabajar, no siendo, por supuesto, recomendable hacer que un compresor trabaje constantemente a su presión máxima.

COMPRESORES ROTATIVOS

Los compresores rotativos producen aire comprimido por un procedimiento rotatorio y continuo, es decir, que empujar el aire desde la aspiración hacia la descarga, comprimiéndolo.

Los modelos de más amplia difusión industrial pueden clasificarse:

• De paletas.
• De tornillo,
• tipo ROOTS.

COMPRESORES DE PALETA

En los compresores de paleta el rotor cilíndrico es tal colocado excéntricamente dentro del hueco tabular del estator. El rotor lleva un número de paletas radiales metidas en unas ranuras dispuestas a tal efecto, y cuando el rotor gira accionado por el motor, las paletas se desplazan hacia fuera ajustándose a la pared interior del estator hasta el punto de excentricidad máxima situado en la parte superior del estator. El volumen de aire atrapado en la cámara comprendida entre dos paletas consecutivas se comprime gradualmente mientras que la rotación del aire irá poco a poco disminuyendo y por tanto su presión aumentará por la progresiva reducción del volumen provocando la correspondiente compresión. En el momento en que llega a la lumbrera o abertura de descarga el aire será empujado a través de ella hacia la salida habiéndose consumado el ciclo aspiración-compresión-descarga. 

• DIAGRAMA DE TRABAJO

La compresión isotérmica será la que absorba teóricamente menos energía. Un compresión politrópica en la que n suele ser igual o aproximadamente a 1,35. Si tomamos un compresor ideal en el cual se considere que no hay fugas de aire de una paleta a otra, y, por consiguiente, al carecer de espacio muerto el rendimiento volumétrico solo se verá afectado por la fugas de aire , el diagrama de trabajo PV de un compresor de paletas vendrá representado por el siguiente diagrama :

(Incluir foto)

La curva 1-2 es el trayecto de la compresión por reducción progresiva del volumen de aire.

La línea 4-1 la aspiración y dado, que está desprovisto de espacio muerto o volumen perjudicial, la presión al final de la descarga desciende bruscamente a P2 a P1.

El caudal aspirado y la potencia absorbida varían proporcionalmente a la velocidad de rotación.

Si el compresor empleado para el trabajo de compresión se utiliza para una situación distinta a la situación para la que fue construido el diagrama se deforma.

• CARACTERISTICAS

Su principal campo de actuación esta en presiones efectivas entre 0,5 a 4 bar.

El compresor de paletas puede ser de una o dos etapas. En este último caso, tiene prácticamente dos maquinas en serie con un refrigerador intermedio.

La regulación del caudal se puede lograr mediante procedimientos de marcha y detención, mediante sistema de marcha en vacio, o también la regulación neumática progresiva del caudal.

COMPRESORES DE TORNILLO

Son asimismo de tipo volumétrico. Desde 1934 hasta nuestros días, su diseño ha sufrido un avance considerable.

Están dispuestos de tal manera que el rotor macho se encuentra dotado de lóbulos con un perfil de estudiado diseño, y el rotor hembra de acanaladuras en las cuales se introducen los lóbulos en el curso de la rotación.

El accionamiento del conjunto tiene lugar por el extremo del eje que lleva el rotor macho, quien arrastra por contacto a la hembra, o lo hace mediante engranajes sincronizados que posicionan relativamente los elementos con enorme exactitud, consiguiendo en ambos casos la intercepción mutua entre los cuatro lóbulos del macho y los seis canales de la hembra.

El rotor macho es el que absorbe la potencia suministrada por el motor, estableciéndose alrededor del 85 al 90% total para él, dejando un 10 al 15% para el rotor hembra. Los rotores giran a velocidades lentas (1300 a 2400 rpm) sobre rodamientos de bolas y rodillos, con interposición de una película de aceite que sirve para sellar el espacio de compresión y eliminar el calor que se origina durante la compresión.

• DIAGRAMA FUNCIONAL

Lo que esencialmente distingue al compresor de tornillo es que el aire que comprime entre sus lóbulos de forma continua y progresiva. Los rotores van montados en un cárter provisto de una misión para aire en un extremo y una salida en el otro. Conforme giran los rotores, los espacios que hay entre los lóbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisión y el incremento del volumen experimentado provoca un descenso de presión, con lo que dichos espacios empiezan a llenarse de aire. Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presión neumática en el aire entrante; no hay bomba de aceite.

Cuando los espacios interlobulares están completamente cargados de aire, la rotación, que prosigue, cierra el orifico de admisión y comienza la compresión. El volumen de aire que hay en los rotores de engrane continuo sufre aun una mayor reducción. En el momento que se alcanza la presión final al que se somete el aire, el espacio interlobular queda conectado con el orificio de salida. La mezcla descargada de aire-aceite pasa por un separador que elimina las partículas de aceite. Entonces fluye el aire limpio para ser usado.

Los compresores de tornillo poseen compresión interna y su relación de compresión viene determinada por la situación de los bordes de apertura de descarga y por la figura geométrica que adopte el perfil del par de tornillos.

Los compresores de dos etapas constas de cuatro rotores situados dos a dos encima uno del otro. Tanto la etapa de baja presión como la de alta presión están compuestas por dos rotores secundarios arrastrados directamente por los rotores primarios sin la medición de ningún dispositivo de sincronización adicional. Un sistema hidráulico contrarresta el esfuerzo sobre los rodamientos soportando las cargas axiales de los rotores. El aceite inyectado en el interior de cada una de las dos etapas absorbe el calor que se genera durante la compresión.

Habitualmente la central de los compresores de tornillo está inserta en el interior de un habitáculo construido a base de paneles laterales y superior, incluidos unos tabiques internos forrados con espuma de poliuretano prácticamente inflamable a fin de conseguir su insonorización.

COMPRESORES ROOTS

Conocidos también con el nombre de soplantes, tiene un amplio campo de aplicación para bajas presiones. Dentro de un cuerpo de bomba o estator, dos rotores de perfiles idénticos en forma de ocho, giran a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. Estas rotaciones están sincronizadas por un juego de engranajes exteriores, lubricados por baño de aceite. A diferencia de otros compresores los rotores no rozan ni entre sí ni con el estator, existiendo una pequeña tolerancia entre estos; por consiguiente no pueden efectuar compresión interior, ya que el volumen de las cámaras de trabajo no disminuye durante la rotación.

Estos compresores únicamente transportan del lado de la aspiración al de compresión el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en este recorrido. El volumen que llega a la boca de salida, todavía con la presión de aspiración, se junta con el aire ya comprimido que vuele a la tubería de descarga y se introduce en la cámara cuyo contenido llega en ese momento a la presión máxima, siendo descargado seguidamente.

La ventaja de la ausencia de fricción entre los rotores hace innecesaria la lubricación en la cámara de compresión, lo cual permite la entrega de un aire totalmente exento de aceite que pudiera contaminarlo.

COMPRESORES SECOS

Cuando el agente comprimido que ha de producir un compresor tiene que quedar exento de aceite, hay que recurrir a compresores de pistón o de tornillo en los que ningún aceite de lubricación o sucedáneo entre en contacto con el gas a comprimir, resolviendo la mencionada necesidad mediante cámaras de compresión sin lubricante.

El aire sigue estando húmedo, denominándose mejor compresores exentos de aceite o sin lubricación.

Es imposible conseguir que el aire real y absolutamente exento de aceite, si bien los compresores secos, teóricamente, producen aire libre de aceite, puesto que trabajan con cámaras de compresión sin lubricación.

La definición de aire exento de aceite deberá ser: aire al que, por medios prácticos, se ha eximido de aceite hasta el punto que no se pueden detectar trazas de aceite en las líneas de aire comprimido.

Es evidente que el tener un compresor exento de aceite no excusa el colocar filtros de aire cerca del punto de consumo, ya que el aire es portador, en una dosis más o menos grande, de contaminantes a veces imperceptibles.

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AIR COMPRESSORS PISTONThe compressors are machines that draw ambient air (at atmospheric pressure) and compressed to achieve a higher pressure. There are different compressor models, such as:Single-acting compressor and compression stage. Air cooling.Single-acting compressors, two-stage compression. Air cooling.Double-acting compressors, two stages of compression and cooling water.Single-acting compressors, two stage compression and cooling air, without lubrication of cylinders.Double-acting compressors, two stages of compression, cooling water, without lubrication of cylinders.CLASSIFICATIONThe compressors can be classified according to the number of stages and how to work the piston. In this way are:BY THE NUMBER OF STAGESStage compressors: have a single stage of compression. They consist of a crankcase with crankshaft, piston and cylinder. For cooling has on the outside, flaps which discharge heat by radiation. (Low power compressors)Two-stage compressors: its main feature is that the air is compressed in two stages. In stage 1 (low pressure) is compressed to a Pi = 2 to 3 bar, and in the second (high pressure), is compressed to a pressure of 8 bars. May be cooled by air and water, the intercooler (between stages) may act upon a fan or under a stream of water therethrough.BY WAY OF WORKING PISTONSimple fact: it is said that a single-acting piston is when working on one side of it and precisely that directed toward the cylinder head. The amount of air displaced is equal to the stroke of the piston section.Double effect: the piston is double acting when working on each side and defines two compression chambers in the cylinder. Thus, the volume generated is equal to twice the product of the piston section of the race. Has to take into account the stem, which occupies the space obviously not available for the air, and consequently, the volume created by the two sides of the piston are not equal.Multi-stage or tandem: the multi-stage piston is if you have overlapping elements of different diameters, which move in concentric cylinders. The larger diameter piston can work in single or double effect. This provision is widely used by high pressure compressors.Differential: if the differential piston works double effect, but with different diameters to achieve compression in two stages. Has limited utility, and is falling into disuse.BY THE NUMBER OF CYLINDERS AND DIPOSICIONIn the compressor cylinder, or piston, manufacturers use several mounting options for these, the most common:Vertical arrangement, used for low power.HorizontalL or 90 ° angle to large double-acting compressors are used to format L or angle, with the low-pressure cylinder vertical and horizontal pressure high.,Two opposed cylinders or placement in V. for small compressors are arranged in V-shape is the most used. TAll of them are to operate at a pressure of between 6 and 7 bar. The maximum pressure of 8-10 bar, established as a general basis, is the pressure to limit who can work, not being, of course, advisable to have a compressor works constantly to its maximum pressure.

ROTARYRotary compressors produce compressed air by a rotary and continuous process, ie to push the air from the suction to the discharge, compressing it.The models most widely industry can be classified:Paddle.Screw,Roots type.VANE COMPRESSORSVane compressors in the cylindrical rotor is eccentrically positioned such within the hollow stator tabular. The rotor has a number of radial blades arranged tucked into slots for this purpose, and when the rotor rotates driven by the motor, the pallets are moved outward in line with the inner wall of the stator to the point of maximum eccentricity in the portion situated upper stator. The volume of trapped air in the chamber between two consecutive blades gradually compressed while the rotation of the air will gradually decrease and therefore its pressure will increase by the progressive reduction in volume causing the corresponding compression. At the time it reaches the port or the air discharge opening will be pushed through it towards the outlet having accomplished the suction-compression-cycle discharge.
 WORKING DIAGRAMThe isothermal compression will theoretically absorb less power. A polytropic compression where n is generally equal or approximately 1.35. If we take an ideal compressor which sees no air leaks from a palette to another, and therefore having no dead space volumetric efficiency is only affected by the leakage of air, the PV work diagram vane compressor will be represented by the following diagram:(Include photo)1-2 curve is the path of compression by progressively reducing the volume of air.Suction line and given 4-1, which is devoid of harmful dead space or volume, the pressure at the end of the discharge drops sharply to P2 to P1.The suction flow and the power absorbed vary proportionally to the speed of rotation.If the compressor used for the work of compression is used for a different situation to the situation for which it was built the diagram is deformed.FEATURESHis main field of action is in effective pressures between 0.5 to 4 bar.Compressor blades can be one or two stages. In the latter case, it has practically two machines in series with an intercooler.Flow control can be achieved by running and stopping procedures by idling system, or even the progressive air flow regulation.Screw compressorsThey are also positive displacement type. From 1934 until today, its design has undergone considerable progress.Are arranged such that the male rotor lobe is endowed with an excellent design profile and the female rotor grooves in which the lobes are introduced during rotation.The drive assembly takes place by the shaft bearing the male rotor, which carries the female contact, or makes it synchronized by gears relatively positioned with great accuracy elements, achieving both mutual interception between the fourlobes of the male and female six channels.The male rotor is absorbed by the power supplied by the engine, establishing about 85 to 90% total for it, leaving a 10 to 15% for the female rotor. The rotors rotate at slow speed (1300 to 2400 rpm) for ball and roller bearings, with interposition of an oil film that serves to seal the compression space and remove heat that originates during compression.
FUNCTIONAL DIAGRAMWhat essentially distinguishes the screw compressor is that air compressed between lobes on a continuous and progressive. The rotors are mounted in a housing provided with an air mission at one end and an outlet at the other.According rotate the rotors, the spaces between the lobes are being offered to the intake port and the volume increase experienced causes a pressure drop, so that these spaces begin to fill with air. At the same time oil is injected pressurized air in the incoming air, there is no oil pump.When the gaps are fully charged interlobular air, rotation, which continues, closes the inlet orifice and compression begins. The volume of air in continuous meshing rotors suffer even greater reduction. At the time that the final pressure is reached which is subjected to air, interlobular space is connected with the outlet port. The mixture discharged air-oil separator passes through an oil removes particles.Clean air then flows to be used.Screw compressors have internal compression and compression ratio is determined by the position of the discharge opening edges and the geometric figure to adopt the profile of the pair of screws.Two-stage compressors Constas of four rotors located two to two over each other. Both the low pressure stage as the high pressure are composed of two secondary rotors entrained directly by the primary rotors measurement without any additional synchronization device. A hydraulic system counteracts the force on the bearings supporting the axial loads on the rotors. The oil injected into the interior of each of the two stages absorbs heat generated during compression.Usually the central screw compressor is inserted inside a cabin constructed of top and side panels, including internal walls lined with a polyurethane foam flammable practically to achieve its soundproofing.ROOTS COMPRESSORSAlso known by the name of blowers, has a wide field of application for low pressures. Within a pump body or stator, two rotors of identical profiles in the form of eight, rotating at constant angular speed in the opposite direction from each other. These rotations are synchronized by an external gear set, oil bath lubricated. Unlike other compressor rotors do not rub or each other or with the stator, there being a small clearance between these and therefore can not perform internal compression, because the volume of the working chambers does not decrease during rotation.These compressors only carry the suction side compression to intake air volume, without compressing it in this way. The volume that reaches the outlet, even with the suction pressure, is coupled with the already compressed air to fly to the discharge pipe and introduced into the chamber content of which arrives at that time to the maximum pressure, being discharged below.The advantage of the absence of friction between the rotors lubrication becomes unnecessary in the compression chamber, which allows the delivery of an entirely oil-free air that might contaminate.Compressors DRYWhen the agent has been compressed to produce a compressor must be oil-free compressors have to resort to the piston or screw in which no lubricating oil or substitute into contact with the gas to be compressed, by solving the aforementioned need by compression chambers without lubricant.The air is still damp, better denominating oil free compressors or without lubrication.It is impossible to get the actual air and absolutely free of oil, dry compressors although theoretically produce oil-free air, since they work with compression chambers without lubrication.The definition of oil-free air shall be: air, for practical means, it has been waived to the extent that oil can not be detected traces of oil in compressed air lines.It is evident that having an oil-free compressor does not relieve the air filters placed near the point of consumption, since air is a carrier, in a rather large dose of pollutants sometimes imperceptible.