Compresores y Sistemas de Aire Comprimido: Componentes, Tipos y Cálculo

Compresores y Máquinas Accionadas por Aire Comprimido

1. Introducción

En las instalaciones de aire comprimido, se distinguen tres elementos:

• El generador de aire comprimido o compresor.
• Las redes de conducción y distribución con sus accesorios.
• Los elementos o máquinas que emplean la energía acumulada por el aire comprimido.

2. Compresores

Son máquinas cuya misión es aumentar la presión de un fluido en estado gaseoso. Al comprimir el aire, se produce un aumento de temperatura, lo que implica una pérdida de energía en forma de calor. Para paliar esto, se establecen los escalones de compresión, que consisten en intercalar etapas de refrigeración al aumentar la presión, reduciendo así la pérdida de energía. (Sirven para extraer el calor).

2.1. Componentes de un Equipo Compresor

• Equipo generador de energía: Motor de combustión o motor eléctrico.
• Compresor con sus válvulas.
• Refrigeradores.
• Calderín: Depósito de almacenamiento de aire comprimido.
• Accesorios: Tuberías, dosificadores de alcohol.

2.2. Elementos Fundamentales en un Equipo Compresor

Válvulas

Facilitan el paso del aire a la cámara donde se produce la compresión. Pueden ser:

• De aspiración: Permiten el paso del aire atmosférico al interior.
• De impulsión: Permiten la descarga de aire comprimido en la cámara de compresión.

Funcionan a la diferencia de presiones y constan de discos de acero, asientos de válvula y guardaválvulas.

Sistema de Refrigeración

Pueden ser:

• Por agua en circuito abierto.
• Por agua en circuito cerrado.
• Por aire.
• Por aceite.

Calderines o Depósitos de Aire Comprimido

Almacenan el aire, absorben los golpes de ariete, regulan el impulso de los compresores y condensan el agua y el aceite. Además, deben llevar válvula de purga, válvula de seguridad y manómetro.

2.3. Tipos de Compresores

Según la forma de conseguir la sobrepresión, pueden ser:

De Desplazamiento Positivo

En estos, el gas es encerrado en una cámara cuyo volumen se reduce. Pueden ser:

Alternativos

El aire dentro del cilindro es comprimido por el pistón, que va conectado a una biela y esta al eje de un cigüeñal. Su diagrama de presión – volumen consta de 4 etapas: una de compresión, de descarga, de carrera de retorno y de aspiración. Además, pueden ser de pistón simple, de doble efecto (pistón doble) o de diafragma.

Rotativos

No necesitan válvulas ni existen fuerzas mecánicas. Pueden ser de un rotor o de dos rotores. Los componen: los compresores de paletas, de doble tornillo helicoidal, de anillo líquido y los Roots.

Compresores Dinámicos o Turbocompresores

En estos, la presión del gas se obtiene comunicando a un gas cierta velocidad o energía cinética, que se convierte en presión al desacelerar el gas cuando este pasa por un difusor. Estos compresores son muy voluminosos y se emplean en máquinas soplantes en siderurgia, no en construcción. Pueden ser:

Radiales o Centrífugos

El fluido, aspirado por el centro de una rueda giratoria, es impulsado por los álabes de esta. No requieren lubricación, pero sí refrigeración.

Axiales

El fluido se desplaza paralelo al eje de rotación. No necesitan lubricación y son adecuados para grandes caudales de aire.

2.4. Consumo de Potencia

Se dice que un compresor está bien dimensionado cuando son necesarios 7 C.V para cada m³/min de aire libre producido (7 kg/m³). Se componen de: motor, compresión, calderín, tuberías y elementos receptores. Estas instalaciones pueden ser móviles o fijas y deben incluir: dosificadores de alcohol, separadores de humedad, filtros y un adecuado sistema de lubricación.

3. Cálculo de una Instalación de Aire Comprimido

El compresor se selecciona teniendo en cuenta la presión y el caudal. El calderín ha de poder contener un décimo de la producción del compresor en m³/min. Existe un ábaco para el cálculo de las redes de aire comprimido.