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Compresor de pist贸n

Un聽compresor de pist贸n,聽compresor volum茅trico alternativo o compresor de 茅mbolo聽es un compresor de gases que funciona por el desplazamiento de un 茅mbolo dentro de un cilindro (puede tener varios) movido por un聽cig眉e帽al聽para obtener gases a alta presi贸n.聽El gas a comprimir entra, a presi贸n ambiental, por la v谩lvula de admisi贸n en el cilindro, donde se comprime con el pist贸n, que tiene un movimiento alternativo mediante un cig眉e帽al y un聽biela, y se descarga, comprimido, por la v谩lvula de descarga.

Es uno de los compresores m谩s antiguos y conocidos, aunque hoy se emplean especialmente los compresores rotativos. El principio de funcionamiento del compresor alternativo, basado en el desalojamiento del aire por el 茅mbolo, permite fabricar m谩quinas con peque帽o di谩metro y un recorrido insignificante del pist贸n, que desarrollan alta presi贸n con un caudal relativamente peque帽o.

Los compresores de pistones pueden clasificarse atendiendo a distintas caracter铆sticas:

Por el n煤mero de cilindros:

  • Monocil铆ndricos.
  • Bicil铆ndricos.
  • Policil铆ndricos

Por la forma de trabajar el 茅mbolo:

  • De simple efecto: la compresi贸n se efect煤a por una cara del pist贸n.
  • De doble efecto: la compresi贸n se realiza por las dos caras del pist贸n

Por el n煤mero de etapas empleadas en la compresi贸n:

  • Monoet谩pico.
  • Biet谩picos.
  • Poliet谩picos.

Por la disposici贸n de los pistones:

  • 聽Horizontales.
  • Verticales.
  • En V.
  • A escuadra.

Compresor de pist贸n

Los compresores monoet谩picos son de poca potencia. La presi贸n final alcanzada es de 4 a 5 bares, con una temperatura de salida entorno a los 180潞C (卤20潞C). La refrigeraci贸n es por aire. Los compresores biet谩picos son los m谩s utilizados. Primero se llega de 2 a 3 bares para luego alcanzar unos 8 bares, con una temperatura de salida de 150潞C (卤15潞C). La refrigeraci贸n puede ser por aire con un ventilador o por una corriente de agua.

Algunos de los compresores m谩s habituales en el mercado presentan las siguientes caracter铆sticas:

  • De simple efecto, monoet谩picos y refrigeraci贸n por aire: capacidad hasta 1 m3/min, relaci贸n potencia (CV)/capacidad (m3/min) inferior a 10.
  • De simple efecto, biet谩picos y refrigeraci贸n por aire: capacidad de 2 a 10 m3/min, relaci贸n potencia (CV)/capacidad (m3/min) de 7,5 a 8,5.
  • De doble efecto, biet谩picos y refrigeraci贸n por agua: capacidad de 10 a 100 m3/min, relaci贸n potencia (CV)/capacidad (m3/min) de 6,5 a 7,5.

 

En la Figura siguiente se representan las cuatro fases del ciclo termodin谩mico que se desarrollan en el caso m谩s simple de un compresor monoet谩pico de un cilindro de simple efecto.

  • Fase 1, admisi贸n (4-1): Con la v谩lvula de aspiraci贸n abierta, el pist贸n situado en el punto 4 inicia su avance hasta el 1 en el que se cierra la v谩lvula. Entra aire a una presi贸n P1.
  • Fase 2, compresi贸n (1-2): Al cerrarse la v谩lvula de admisi贸n, el pist贸n retrocede hasta 2 y el aire se comprime hasta la presi贸n P2.
  • Fase 3, expulsi贸n (2-3): En 2 se abre la v谩lvula de expulsi贸n y el pist贸n al seguir retrocediendo hasta 3 va expulsando el aire y dejando el volumen V3 correspondiente al espacio muerto del cilindro.
  • Fase 4, expansi贸n (3-4): En 3 se cierra la v谩lvula de expulsi贸n y el aire encerrado en el cilindro se expansiona haciendo avanzar el pist贸n hasta 4. En ese instante se abre la v谩lvula de admisi贸n, reinici谩ndose de nuevo el ciclo.

 

Ciclo termodinamico piston

Ciclo termodin谩mico de un compresor alternativo de un cilindro

Os dejo a continuaci贸n una animaci贸n sobre un compresor de pist贸n de doble efecto:

Tambi茅n os dejo una presentaci贸n del profesor Pedro Loja sobre el compresor de pist贸n:

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

15 febrero, 2018
 
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Compresores helicoidales o de tornillo

El compresor helicoidal de dos rotores, es un aparato rotativo de desplazamiento positivo, en la que la compresi贸n del aire se efect煤a mediante dos rotores (husillos roscados). Est谩 constituido por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre s铆. La longitud de los tornillos debe ser superior, al menos de 1,5 a 2 veces su paso, para asegurar la estanqueidad de las c谩maras formadas entre las h茅lices. Funcionan a velocidades elevadas, debido a la ausencia de v谩lvulas y fuerzas mec谩nicas desequilibrantes, por lo que sus dimensiones son muy peque帽as en relaci贸n con su capacidad.

El perfil del tornillo conductor es convexo, mientras que el del conducido es c贸ncavo; el rotor conductor, conectado al eje motor, gira m谩s r谩pido que el conducido. El aire que penetra por la cavidad de aspiraci贸n, situada en uno de los extremos del compresor, llena por completo cada una de las c谩maras de trabajo helicoidales del rotor conducido. Durante el giro de los rotores, las c谩maras de trabajo limitadas entre los filetes de los rotores y las superficies internas del estator, dejan de estar en comunicaci贸n directa con la cavidad de aspiraci贸n y se desplazan junto con el aire a lo largo de los ejes de rotaci贸n.

Estos compresores son los m谩s utilizados en obras p煤blicas y en refrigeraci贸n industrial. Son una soluci贸n id贸nea para producciones que superen los 10 m3/min, con rendimientos por encima del 85%. Se pueden alcanzar presiones de hasta 50 bares.

Podemos distinguir dos tipos:

  • Con engranajes exteriores para transmitir el movimiento en entre ambos rotores. Presentan cierto juego entre s铆, lo que evita el desgaste y hace innecesaria la lubricaci贸n.
  • Con flujo de aceite a trav茅s de la m谩quina para lubricar y sellar, as铆 como para refrigerar el gas comprimido. En este caso, los engranajes pueden suprimirse transmiti茅ndose el movimiento directamente por el contacto entre ambos rotores.

Se apuntan como ventajas la ausencia de oscilaciones y ruidos, la gran fiabilidad por la ausencia de rozamientos, el menor mantenimiento y el poco espacio que usan. Adem谩s, el compresor de tornillo tiene un rendimiento energ茅tico superior al alternativo cuando la instalaci贸n se encuentra a plena producci贸n. Como inconveniente podr铆a citarse el precio elevado de sus piezas, por la gran precisi贸n requerida para el ajuste en el montaje y una mano de obra especializada para su mantenimiento.

Os dejo algunos v铆deos explicativos que espero os gusten.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

13 febrero, 2018
 
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Compresores m贸viles en obra

Compresor m贸vil insonorizado de 3,5 m3 a 7,5 bares

Compresor m贸vil insonorizado de 3,5 m3 a 7,5 bares

La primera decisi贸n que ha de tomarse cuando se planifica una instalaci贸n de aire comprimido es saber si se establece un compresor 煤nico centralizado o una serie de unidades situadas cerca de los puntos de consumo. Si bien las centralizadas tienen las ventajas de requerir menor potencia, menores costes de mantenimiento y mayores rendimientos, en obras lineales o con conducciones muy largas se recomienda la utilizaci贸n de peque帽os compresores m贸viles.

El motor y el compresor forman una sola unidad que cuenta con un panel de mando que controla la presi贸n y temperatura del aire, la presi贸n del aceite, el arranque y la parada, etc. Suelen componerse de compresores alternativos (de dos etapas con uno o m谩s pistones) o rotativos (m谩s frecuentes de tornillo) y un motor de accionamiento. La refrigeraci贸n en los de pistones se efect煤a por aire y en los de tornillo por medio de aceite. Cada toma de aire cuenta con su llave y acoplamiento normalizado a 戮鈥, mientras que las mangueras comunes en obras p煤blicas tienen un di谩metro inferior a los 19 mm.

Se pueden clasificar atendiendo a la potencia del motor:

  • Ligeros: con una potencia inferior a los 25 CV, aptos para una sola herramienta de tipo medio, o dos ligeras de forma intermitente.
  • Medios: con potencia de 25-50 CV.
  • Pesados: Potencias mayores de 50 CV, con capacidad para atender varias herramientas con 6 u 8 puntos de toma.

Cuando el moto-compresor alimenta varias m谩quinas, la presi贸n de trabajo deber谩 ser la del que requiera mayor presi贸n. El resto de equipos debe protegerse con un mano-reductor. La instalaci贸n debe estar sobredimensionada, de forma que la presi贸n de trabajo est茅 un m铆nimo de 1.5 a 2 bares por debajo de la presi贸n m谩xima. Si el caudal de aire es escaso, tanto la presi贸n como el rendimiento disminuyen, de forma que un 20% de merma en el caudal significa una p茅rdida de rendimiento en los equipos del 35%. Ello implica que el caudal de aire deba ser superior al consumo de todas las herramientas m谩s una reserva de aproximadamente un 20%. Tampoco es aconsejable dimensionarlo en exceso, pues la presi贸n no utilizada equivale a desaprovechar la energ铆a.

A continuaci贸n os dejo un v铆deo de un compresor m贸vil M250 885 CFM. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

28 junio, 2017
 
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Compresores de l贸bulos o tipo Roots

Formados por dos rotores iguales que habitualmente tienen forma de ocho, aunque existen rotores de tres l贸bulos. En la Figura se representa un compresor Root de dos l贸bulos, de gran aplicaci贸n como sobre alimentador de los motores聽di茅sel聽o de los sopladores de gases a presi贸n moderada. Como el volumen de las c谩maras de trabajo no disminuye durante el giro de los rotores, no existe compresi贸n interna, por lo que s贸lo se utilizan para relaciones de compresi贸n menores de 2.

Su rendimiento no es muy alto, contando adem谩s con la desventaja de que el aire se calienta mucho y su caudal no el muy elevado. En cambio presentan la ventaja de prescindir del movimiento alternativo. Se fabrica normalmente para presiones inferiores a 2 bares, por lo que su utilidad en los equipos principales de aire comprimido es muy limitada. Se consideran, por tanto, m谩s soplantes que compresores.

La holgura presente entre los dos rotores y la que queda entre estos y el estator, hacen innecesaria la lubricaci贸n. Se emplean usualmente para la impulsi贸n neum谩tica de materiales a granel, en 鈥渃amiones-silo鈥 o en f谩bricas de cemento u otras instalaciones industriales.

Os dejo un v铆deo de su funcionamiento.

 

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; ALCAL脕, J. (2012).聽Maquinaria auxiliar y equipos de elevaci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 200 pp. Dep贸sito Legal: V-316-2012.

3 marzo, 2014
 
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