Tipos de compresores Compresores de aire Teoría básica Compressed Air Wiki Desplazamiento Aire comprimido
Antes de hablar de los diferentes métodos de compresión y compresores, primero tiene que conocer los dos principios básicos de la compresión del gas. Después, compararemos ambos y examinaremos los distintos compresores de esas categorías.
Existen dos principios genéricos de compresión del aire (o gas): la compresión de desplazamiento positivo y la compresión dinámica. Estos principios se basan en la teoría de cómo se comprime y descarga el aire.
En la compresión de desplazamiento positivo, el aire se aspira en una o varias cámaras de compresión, donde queda confinado. El volumen de cada cámara disminuye gradualmente y el aire se comprime internamente. Cuando la presión ha alcanzado la relación de presiones establecida, se abre una lumbrera o una válvula y el aire se descarga en el sistema de salida debido a la reducción continua del volumen de la cámara de compresión.
En la compresión dinámica, el aire se aspira entre los álabes de un rodete que gira con rapidez y acelera a gran velocidad. A continuación, el gas se descarga a través de un difusor, donde la energía cinética se convierte en presión estática.
Los compresores de desplazamiento positivo proporcionan un flujo de aire constante, independientemente de la presión del sistema. Comprimen el aire atrapando un volumen fijo y comprimiéndolo mecánicamente, por ejemplo, con pistones o tornillos giratorios.
Estos compresores ofrecen relaciones de presión más altas incluso a velocidades más bajas y son ideales para aplicaciones más pequeñas y estables, como la industria de la fabricación y el sector de la automoción. Su diseño sencillo garantiza la fiabilidad y un mantenimiento fácil.
Los compresores dinámicos utilizan álabes giratorios de alta velocidad para comprimir grandes volúmenes de aire.
Su caudal y presión varían en función de la velocidad de funcionamiento, lo que los hace adecuados para aplicaciones de gran volumen como la generación de energía y la climatización. Su diseño complejo está optimizado para caudales variables y operaciones eficientes de alta velocidad.
La bomba de una bicicleta es el ejemplo más sencillo de una compresión de desplazamiento positivo, donde el aire se aspira en un cilindro y se comprime mediante un pistón móvil. Los compresores de pistón tienen el mismo principio de funcionamiento y utilizan un pistón cuyo movimiento hacia delante y hacia atrás se logra mediante una biela y un cigüeñal giratorio.
Si solo se utiliza un lado del pistón para la compresión, se denomina "compresor de simple efecto". Si se utilizan tanto la parte superior como la inferior del pistón, el compresor es de doble efecto. La relación de presiones es el coeficiente entre la presión absoluta en los lados de entrada y de salida.
Por consiguiente, una máquina que aspira aire a presión atmosférica (1 bar[a]) y lo comprime a 7 bar trabaja en una relación de presiones de (7 + 1)/1 = 8.
Los dos gráficos siguientes ilustran (respectivamente) la relación de presión-volumen para un compresor teórico y un diagrama de compresor realista para un compresor de pistón.
El volumen de carrera es el volumen del cilindro que recorre el pistón durante la etapa de aspiración. El volumen libre se encuentra justo debajo de las válvulas de entrada y salida y por encima del pistón, que debe permanecer en el punto de giro superior del pistón por razones mecánicas.
La diferencia entre el volumen de carrera y el volumen de aspiración se debe a la expansión del aire que permanece en el volumen muerto. La diferencia entre el diagrama p/V teórico y el diagrama real se debe al diseño práctico de un compresor, por ejemplo, un compresor de pistón.
Las válvulas no están nunca completamente selladas y siempre hay un cierto grado de fugas entre la superficie lateral del pistón y la pared del cilindro. Además, las válvulas no pueden abrirse y cerrarse totalmente sin un retardo mínimo, lo que se traduce en una caída de presión cuando el gas fluye a través de los canales. El gas también se calienta cuando fluye hacia el cilindro como consecuencia de este diseño.
En un compresor dinámico, el aumento de presión tiene lugar mientras fluye el gas. Los álabes de un rodete giratorio aceleran el gas que fluye a alta velocidad. La velocidad del gas se transforma posteriormente en presión estática cuando se fuerza su desaceleración bajo la expansión en un difusor.
En función de la dirección principal del flujo de gas utilizado, estos compresores pueden ser radiales o axiales. En comparación con los compresores de desplazamiento, los compresores dinámicos tienen una característica según la cual un pequeño cambio en la presión de trabajo se traduce en una gran variación en el caudal.
La velocidad de cada rodete tiene un límite de caudal superior e inferior. El límite superior significa que la velocidad de flujo del gas alcanza una velocidad sónica. El límite inferior significa que la contrapresión se hace mayor que la acumulación de presión del compresor, lo que produce un flujo de retorno dentro del compresor. Esto a su vez se traduce en pulsaciones, ruido y riesgo de daños mecánicos.
Para obtener más información sobre cómo se regulan los compresores dinámicos y cómo se optimiza su rendimiento, lea esta guía sobre la regulación de los compresores dinámicos.
30 junio, 2022
Hay muchos aspectos que considerar al elegir un compresor de aire para su negocio. En este artículo explicaremos qué compresor es el más adecuado para usted, teniendo en cuenta su aplicación y sus necesidades.
16 marzo, 2023
Si necesita una gran potencia, un compresor dinámico es la elección ideal. Están disponibles en diseños axiales y radiales.
4 agosto, 2022
El aire comprimido está en todas partes, ¿pero qué es exactamente? Le presentamos el universo del aire comprimido y el funcionamiento básico de un compresor.