condiciones generales para la elección de los compresores

COMPRESORES

DIFINICION

Un compresor es aquella máquina dinámica que se encarga de elevar la presión de un fluido compresible (gas, vapor o mezclas a gases) a otra presión más alta utilizando para ello la energía cinética de un rotor, la cual acciona un pistón o unas hélices helicoidales.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El compresor basa su principio de funcionamiento en la transformación de la energía generada por motor eléctrico  o de combustión, en energía mecánica y esta a su vez en energía neumática al comprimir el aire hasta una presión de  trabajo preestablecida.

AIRE COMPRIMIDO

Donde lo utilizamos aire comprimido?

Elevadores neumáticos.
Destornilladores automáticos.
Tornos dentales.
Armas de aire comprimido
Equipos de minería
Arranque de motores de avión


Como esta compuesta?

78% DE NITRÓGENO
21% DE OXIGENO
09% DE ARGON.
1% DE NEÓN, HELIO Y KRIPTÓN.

CONCEPTOS TERMODINÁMICOS EN FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPRESORES

• PRESIÓN
• TEMPERATURA
• TEMPERATURA CRÍTICA (Tc)
• PRESIÓN CRÍTICA (Pc)
• PROCESO ADIABATICO
• PROCESO ISENTROPICO
• PROCESO ISOTERMICO
• PROCESO POLIPROTICO
• FACTOR DE COMPRESIBILIDAD (Z)
• CAPACIDAD DE COMPRESOR
• EFICIENCIA DE COMPRESIÓN
• ASPIRACIÓN
• DESCARGA
• ESPACIO MUERTO 
• RELACIÓN DE COMPRESION
• RELACIÓN DE PRESION
• POTENCIA DEL GAS
• EFICIENCIA VOLUMETRICA

CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES

COMPRESORES DINÁMICOS

El sistema de compresión dinámica convierte energía cinética (movimiento) en presión. Utiliza energía para desplazar, a alta velocidad, un determinado volumen de aire, que luego es bruscamente desacelerado, lo que aumenta la presión de la masa. Este tipo de compresor es ideal para obtener grandes volúmenes de aire, a presiones de hasta 7 bar.

EYECTORES

El eyector a chorro de vapor es el aparato más simple que hay para extraer el aire, gases o vapores de los condensadores y de los equipos que operan a vacío en los procesos industriales. Es un tipo simplificado de bomba de vacío o compresor, sin partes móviles, como válvulas, pistones, rotores, etc.

Una variante a los inyectores son los eyectores en donde el fluido principal y el secundario son diferentes. En muchas aplicaciones industriales donde se dispone el vapor, este se utiliza como fluido principal para comprimir aire u otros gases. 

FLUJO AXIAL

El flujo del gas es paralelo al eje del compresor y conserva su sentido, se emplea para flujos mas grandes que los centrífugos, poseen cierto numero de etapas en serie, Se utilizan  con mayor frecuencia en la industria petroquímica, de refinación y química , aplicaciones  aeroespaciales y turbocargadores.

Las  altas cargas resultantes de impulsos en el rotor, crean limitaciones para emplear compresores axiales en corrientes de gas de alta densidad.               

     CENTRÍFUGOS  

•     Rotodinámicos o turbomáquinas que incluyen bombas y ventiladores, son dispositivos dinámicos que  intercambian de forma  continua un momento angular entre un elemento rotatorio (rodete) y el flujo de vapores de refrigerante .
•              Proporcionan un caudal mayor que los compresores reciprocantes
•          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.

        COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

• Este tipo de equipos conocidos también como de Flujo intermitente, poseen un sistema de compresión mediante el cual se obtiene presión alterando el volumen del aire atmosférico.
•  Los compresores que conforman este grupo, concentra el aire en un recinto hermético, lo comprimen en un espacio de menor volumen y luego lo transportan a otro recipiente para almacenarlo. En este grupo se ubican los reciprocantes y los rotatorios.

RECIPROCANTE O ALTERNATIVOS

•  Los compresores reciprocantes normalmente tienen válvula auto-accionadas las cuales abren y cierran según la diferencia de presión que exista a través de ellas.

•         Los compresores alternativos son los equipos de compresión más usados; poseen un alto rango de tamaños y tipos diferentes, su potencia varía desde fracciones de hp hasta unidades de más de 12.000 hp, con rangos de presión desde menos de uno hasta más de 4000 bar.
•     Debido al movimiento reciprocante de los pistones y a otras partes rodantes desbalanceadas, los compresores reciprocantes tienen que tener una base que la sostiene.   

COMPRESORES ROTATORIOS

•        El rotor, la única pieza en movimiento constante, dispone de una serie de ranuras con paletas deslizantes que se desplazan sobre una capa de aceite
•          El rotor gira en el interior de un estator cilíndrico. Durante la rotación, la fuerza centrífuga extrae las paletas de las ranuras para formar células individuales de compresión.
•          La rotación reduce el volumen de la célula y aumenta la presión del aire.- Menores presiones, pero mayores caudales. 
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      COMPRESORES DE ASPA 

       Son máquinas que tienen aletas dispuestas en ranuras axiales sobre un rotor montado excéntricamente dentro de una carcaza cilíndrica. 

       COMPRESORES  DE ANILLO LIQUIDO

•         Son compresores exentos de aceite y sin válvulas, con relación de compresión fija.
•       Este tipo de compresores están constituidos por un rotor con alabes fijos, montados excéntricamente dentro de una cámara circular, de manera similar a los compresores de aletas deslizantes .

MECÁNICOS DE COMPRESORES

•      Hemos visto que los compresores son de dos tipos: de flujo continuo y de flujo intermitente, de altos volúmenes y de altas presiones de descarga.
•      Los compresores herméticos o reciprocantes tienen un sistema de funcionamiento mediante el trabajo mecánico de un pistón. Los compresores herméticos son bombas de aire, los cuales son accionados por el cigüeñal, generalmente por una correa, pero en ocasiones, por una cadena o conjunto de engranajes. Giran a grandes velocidades, por lo tanto son mucho mas lentos que los turbocompresores.
•         Y los compresores dinámicos o centrífugos poseen otro sistema particular de funcionamiento que se basa en la transformacion de la  energía cinética del motor y los alabes que son accionados por el mismo para generar presión elevada.

SELECCIÓN DE UN COMPRESOR

No todos los tipos de compresores se fabrican en todas las gamas de presión y volumen. En la siguiente figura se indican, en una forma muy general, las capacidades de los compresores reciprocantes, centrífugos, de espiral rotatoria y de flujo axial disponibles. La aplicación más común se indica con la zona de sombreado más oscuro.

LIMITES DE PRESIÓN Y VOLUMEN DE FUNCIONAMIENTO

No todos los tipos de compresores se fabrican en todas las gamas de presión y volumen. En la siguiente figura se indican, en una forma muy general, las capacidades de los compresores reciprocantes, centrífugos, de espiral rotatoria y de flujo axial disponibles. La aplicación más común se indica con la zona de sombreado más oscuro.

SELECCIÓN DE UN COMPRESOR

peso molecular, constante  de los gases.

calor especifico, relación de calor especifico 

factor de compresibilidad de los gases

FALLA DE COMPRESORES

¡CUALES SON LAS CAUSAS  PRINCIPALES DE FALLA DE UN COMPRESOR?

Por calor excesivo
El calor excesivo provoca quemaduras del compresor.

Sobrecalentamiento: Se produce cuando la temperatura del gas de succión al compresor es muy elevada.

Bajo Voltaje: Al trabajar el compresor con bajo voltaje se traduce en un aumento de corriente eléctrica (Amperaje) provocando calentamiento en los devanados y daño del aislamiento.

Falta de refrigerante: El embobinado se sobrecalentará si no lo baña suficiente vapor de refrigerante para eliminar el calor que desprende.

Obstrucciones en el evaporador y falta de ventilación: Bajo estas condiciones el sistema tendrá muy alta presión en la cabeza del compresor y/o baja presión de succión, haciéndose excesiva la temperatura de descarga del compresor.

        como determinar un calor excesivo en el sistema?

      La temperatura máxima de descarga permisible en un compresor se mide a  6” de la válvula de descarga y es 107°C. Esta temperatura debe ser medida con un termopar de contacto en la tubería de descarga.  A temperatura de 135ºC es falla segura y a temperatura de 20 ºC es el comienzo de alto riesgo de falla.

        POR CONTAMINANTES

     En un sistema de refrigeración solo debe circular aceite y refrigerante, cualquier otra sustancia es un contaminan.     

       

•        Aire y humedad: Son los más dañinos ya que pueden reaccionar con el aceite y el refrigerante provocando enlodadura y formación de ácidos dentro del sistema. Se forman por un vacío ineficiente. La humedad forma congelación y taponamiento de la válvula de expansión o el tubo capilar.
•         Ceras, resinas: Obstruyen válvula de expansión y tubo capilar, ocasionan perdida de compresión, tapan orificios de aceite.
•        Suciedad y brisas de metal: Se depositan en las válvulas de expansión obstruyendo la circulación del refrigerante, dañan el material aislante del embobinado, se depositan en éste y provocan corto circuito. 
•        Fundentes de soldadura: Son compuestos químicos muy activos y su uso debe ser limitado. Al realizar soldaduras es recomendable pasar una corriente de Nitrógeno de 2 a 5 PSIG por la parte interna de la tubería con esto evitaremos que ingrese escoria al sistema.

     PASOS PARA UN BUEN ARRANQUE DE UN  COMPRESOR

      

1.        Comprobar líneas, válvulas, juntas, etc.
2.       Comprobar los sistemas de lubricación y niveles de aceite. Algo de aceite debe ir al cilindro directamente, pero mucho aceite puede ensuciar las válvulas (hollín) y es antieconómico. Poco aceite puede ser causa de un desgaste prematuro de los anillos del pistón.
3.         Comprobar el sistema de refrigeración de agua del cilindro y hacer circular el agua antes de ponerlo en marcha, para prevenir un sobrecalentamiento y pérdida de engrase.
4.         Girar el volante lentamente para dar algunas emboladas y desalojar cualquier líquido que pudiera haber en el cilindro, y repartir bien el aceite
5.         Arrancar el compresor en descarga y con las válvulas de admisión y escape cerradas y el by-pass abierto. Después abrir la impulsión y cerrar el by-pass. A continuación ir abriendo la válvula de aspiración lentamentE.
6.          Poner en carga el compresor, primero al 25%, después 50% y por último al 100%.

PASOS PARA UNA PARADA DE UN COMPRESOR

1.     Poner el compresor en descarga. Dejarle funcionando un poco sin carga para enfriar el pistón y asegurar la retención de una capa de aceite protector sobre todas las superficies metálicas. El agua de refrigeración debe seguir fluyendo hasta después de parar el compresor.
2.        Cerrar la válvula de la línea de aspiración, abrir el by-pass y después cerrar la línea de impulsión.
3.         Parar el motor o turbina que mueve el compresor.
4.       Si el compresor va a estar parado unos días, el eje del pistón se debe proteger con una capa de aceite contra la corrosión.
5.          Antes de la nueva puesta en marcha se debe sacar el aceite del cárter y poner uno nuevo.