B2 Produccion de Aire Comprimido-Compresores 2023

T02 Producción de aire comprimido: Compresores.
PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO:

COMPRESORES.
Introducción.
Aunque la producción del aire comprimido requiere la presencia de una serie de
dispositivos, el papel más importante es el del compresor, que es el encargado de la
“fabricación” de dicho aire.
Los compresores se basan en diversos principios: algunos de ellos aumentan la eneqía
del aire al incrementar su presión; mientras que otros lo hacen al aprovechar su energía
cinética (velocidad).
Objetivos:
Al final de este tema serás capaz de:
 Diferenciar los distintos tipos de compresores utilizados en neumática.
 Describir el funcionamiento de un compresor de dos etapas.
 Explicar cómo se realiza la regulación de un compresor
 Enumerar las normas básicas que hay que tener en cuenta en la ubicación de un
compresor.
Contenidos.
En este tema vamos a tratar los apartados siguientes:
 Tipos de compresores.
 Regulación de los compresores.
 Acumuladores.
 Instalación de compresores.
TIPOS DE COMPRESORES.
Para que los elementos neumáticos de trabajo sean operativos, precisan ser alimentados
con aire a presión. Los compresores son las máquinas encargadas de comprimir dicho
aire, reduciendo su volumen tanto más cuanto mayor sea la presión que consideremos
necesaria.
En el mercado se encuentran diferentes modelos de compresores.
Éstos se agrupan bajo dos principios de funcionamiento:
 Compresores de émbolo. La compresión se realiza al aspirar aire hacia un recinto
hermético y reducir su volumen hasta alcanzar la presión deseada (al disminuir el
volumen en un gas, manteniendo la temperatura constante, aumenta su presión).
 Compresores de turbina. Basan su principio de funcionamiento en las leyes de la
dinámica de fluidos. Transforman la energía cinética* de un fluido en movimiento en
energia de presión: el motor aumenta la velocidad del fluido y, posteriormente, la
transforma en presión.
NEUMÁTICA. 1 2ºC.S. Mecatrónica.

Algunos compresores constan de más de una etapa: el aire, después de ser comprimido
en un primer recinto cerrado, pasa a otro de menor volumen, donde se le somete a una
segunda compresión. Y así sucesivamente, hasta completar el número de etapas de que
disponga el compresor.
Según la presión y el caudal que precisemos, elegiremos el tipo de compresor más
adecuado.
1) Compresores de émbolo oscilante.
Este tipo de compresores es el de uso más extendido, ya
que su coste es reducido, y su rendimiento, elevado. Se
utiliza tanto en equipos estacionarios como móviles.
Su principio de funcionamiento es sencillo: un eje,
accionado por un motor eléctrico o de explosión, desplaza
a un émbolo con movimientos alternativos. En la fase de
aspiración, el aire llena la cavidad del pistón. En la fase de
compresión, al desplazarse el embolo hacia arriba, reduce
el volumen del gas y lo impulsa hacia la línea de
distribución (fig. 2).
Los compresores construidos según este principio
proporcionan aire a presión solamente cuando
el pistón se desplaza en un sentido.
Dicho inconveniente puede resolverse con
compresores de doble efecto (fig. 3), en los
que, mientras a un lado del pistón se produce
la aspiración, en el lado contrario tiene lugar
la compresión, con lo cual se produce aire
continuamente.
La relación entre los volúmenes de la cámara
del pistón en las posiciones extremas del
embolo determina la capacidad de
compresión del compresor (relación de
compresión). Para aumentar el rendimiento,
algunos compresores disponen de varios
pistones (etapas) dispuestos en serie (fig. 4).
El diámetro de cada pistón es menor que el anterior; así el aire que sale de una etapa se
vuelve a comprimir en la siguiente, hasta conseguir, de forma progresiva, la presión final
de trabajo.
Según esto, se establece la siguiente tabla:

Tal como puedes comprobar en la tabla 2, un compresor de este tipo permite alcanzar
presiones y caudales elevados, que no se conseguirán en el caso de disponer de una sola
etapa.
Al comprimir un gas se genera calor. Un compresor que comprima aire a una presión de 8
bar, puede alcanzar una temperatura superior a 170º C en la zona de compresión. Este
factor hace necesario recurrir a sistemas de refrigeración, los cuales, en función del
tamaño del equipo, irán desde unas simples aletas difusoras a una refrigeración por agua
o por ventilación forzada. La refrigeración debe realizarse en todas y cada una de las
etapas de compresión.
Por otra parte, un compresor comprime todo lo que aspira. Por tanto, cuanto más limpio
sea el aire aspirado, mayor será la vida útil del compresor y de la instalación posterior.
2) Compresores de membrana.
Su funcionamiento es similar a los de émbolo. Una
membrana (fig. 5) se interpone entre el aire y el pistón, de
forma que se aumenta su superficie útil y evita que el aceite
de lubricación entre en contacto con el aire. Estos
compresores proporcionan aire limpio, por lo que son
adecuados para trabajar en industrias químicas o
alimentarias.
Una excéntrica* transmite, a través de una biela, un
movimiento de vaivén a la membrana, movimiento que
produce la aspiración y compresión del aire.
Normalmente no superan los 30 m3/h, y se utilizan para
presiones situadas por debajo de los 7 bar.
3) Compresores de paletas.
Estos compresores están constituidos por un rotor
excéntrico que gira dentro de un cárter cilíndrico
(fig. 6). Este rotor está provisto de aletas que se
adaptan a las paredes del cárter, comprimiendo el
aire que se introduce en la celda de máximo
volumen.
En su funcionamiento precisan aceite para mejorar
la estanqueidad, lubricar las piezas móviles y
reducir el rozamiento de las paletas.
Su campo de utilización más frecuente está en
instalaciones de menos de 150 m3/h y 7 bar,
aunque existen equipos de varias etapas capaces de suministrar 1.400 m3/h y 10 bar
de presión.
4) Compresores Roots.
Estos compresores no modifican el volumen de aire
aspirado; simplemente lo impulsan. La compresión se
produce mediante la introducción de más volumen de
aire del que puede salir (fig.7).
En función de que las etapas sean una o dos etapas, las
presiones máximas se sitúan entre 1 y 2 bar, con
caudales máximos en torno a los 1.500 m3/h. Se aplican
en la impulsión neumática de materiales a granel en
camiones-silo y en instalaciones de soplantes, debido
fundamentalmente a su suave funcionamiento y a sus dimensiones constructivas.

También se utilizan como bombas de vacío y como medidores de caudal. La cámara
de "compresión" no va lubricada, lo que permite producir aire comprimido sin aceite.
5) Compresores de tornillo Lysholm.
Los compresores de tornillo fueron en principio
diseñados para equipos móviles, aunque
posteriormente pasaron a emplearse en equipos
estacionarios.
Normalmente son compresores de 50 a 200 CV, con
presión de servicio inferior a 10 bar. No obstante,
existen equipos de dos etapas capaces de proporcionar
hasta 30 bar de presión.
La temperatura máxima de descarga del aire se sitúa
aproximadamente en 50º C por encima de la
temperatura ambiente, temperatura que permite su uso sin enfriamientos previos.
Al reducir el volumen del aire y aumentar la presión, también aumenta la
temperatura. Por ello, si la temperatura aumenta por encima de ciertos límites,
se realizan enfriamientos (refrigeración) en cada una de las etapas del
compresor.
En su funcionamiento (fig. 8), el aire entra a través de un filtro de aspiración. Dos
rotores helicoidales paralelos, macho y hembra, giran en un cárter e impulsan el aire de
forma continua. El rotor macho, conectado al motor, arrastra al rotor hembra como
consecuencia del contacto de sus superficies, sin ningún engranaje auxiliar.
Una película de aceite sirve como lubricante y refrigerante. El aire arrastra consigo al
aceite, y desemboca en un depósito común para que vuelva a circular nuevamente. Un
filtro de aceite de cartucho nos permite obtener aire con menos de 1g/100 m3 (un gramo
de aceite por cada 100 metros cúbicos de aire).
El aceite se enfría por medio de un refrigerador de agua o de un radiador con ventilación
forzada.
6) Compresores centrífugos.
Trabajan según el principio de dinámica de fluidos. La
rotación de unos alabes (fig. 9), en algunos casos de
hasta 25.000 r.p.m., impulsa el aire, y aprovecha su
energía cinética para obtener presiones de trabajo de
unos 8 bar, aunque existen equipos que aportan
presiones superiores y caudales de más de 150.000
m3/h.
Se construyen de una o más etapas, pero son
frecuentes los de cuatro o cinco, con tomas de aire en
sentido radial o axial.
REGULACIÓN DE LOS COMPRESORES.

El consumo del aire comprimido dentro de una industria no es constante, sino que
varía según la necesidad del momento. Para que exista una coordinación entre lo que
se produce y lo que se consume, el aire se almacena en un depósito.

Son varias las formas de regulación que se aplican

para controlar el funcionamiento de los compresores en
función del consumo.
 Regulación por escape a la atmósfera. Alcanzada
la presión límite, una válvula limitadora de presión
expulsa a la atmósfera el exceso que se aporte (fig.
10). Solo es apto para instalaciones muy pequeñas,
ya que supone una pérdida de aire.
 Regulación por intermitencias. El motor de
accionamiento del compresor se desconecta al
llegar a una determinada presión, que nos indica
que existe una sobrecarga en la instalación (genera
más aire del que se consume), y vuelve a
conectarse al bajar la presión del
sistema (fig. 11).
Esta regulación se controla con un
presostato de máxima-mínima y precisa
de un calderín de almacenamiento de
suficiente capacidad. Es un sistema apto
para pequeñas potencias.
Para potencias altas, las contínuas
paradas y puestas en marcha del motor
pueden perjudicarlo.
 Regulación por bloqueo de
aspiración. Es un sistema utilizado en
compresores rotativos y de émbolo.
Bloqueada la aspiración, el compresor
mantiene su trabajo en régimen de depresión y sin aporte de aire al sistema (fig. 12).
 Regulación por apertura de aspiración. Se utiliza en compresores de émbolo de
mayor capacidad que los anteriores. La válvula de aspiración se mantiene abierta
(fig.13), con lo que el pistón se mueve en vacío y con consumo mínimo de energía.
 Regulación de la velocidad de rotación. Con la variación de la velocidad de giro, se
puede controlar el aire aportado. Sin embargo, este sistema no es muy utilizado.
 Regulación de aspiración. La variación de la abertura de aspiración (fig. 14) nos
permite adaptar la producción al consumo. (Esto no quiere decir que la reducción de
aspiración debida a la obstrucción causada por la suciedad de los filtros sea un
sistema de regulación.) Se utiliza en compresores rotativos y centrífugos.

ACUMULADORES.
Los acumuladores, también llamados calderines, son depósitos que reciben y almacenan
el aire procedente del equipo de compresión.
Suelen tener forma cilíndrica y su tamaño depende del tamaño del compresor y de las
necesidades de la planta.
El acumulador aporta a la instalación varios efectos beneficiosos:
 Compensa las oscilaciones de presión en la red, más acusadas en el caso de
compresores de embolo.
 Permite tiempos de descanso en el compresor, mejorando su equilibrio térmico y su
vida útil.
 Facilita el enfriamiento del aire procedente del compresor. Su tamaño influye en este
enfriamiento y con ello en la cantidad de agua retenida.
 Retiene las impurezas procedentes del compresor, por lo que puede ser considerado
como el primer filtro de la línea.
Un acumulador irá equipado con:
 Válvula de seguridad.
 Presostato de máxima-mínima para control de marcha del compresor.
 Termómetro (opcional) y manómetro.
 Válvula de cierre.
 Grifo de purga para eliminar el agua.
 Compuerta de limpieza en tamaños grandes.
En compresores pequeños, el acumulador se sitúa bajo el compresor, sirviéndole de
apoyo. En los grandes, el acumulador o acumuladores se conectan por medio de una
tubería y se instalan en una zona, o se distribuyen si la instalación es muy grande.
INSTALACIÓN DE COMPRESORES.
La instalación de los compresores requiere determinados cuidados.
Las normas que hay que seguir son:
 Evitar colocarlos en la proximidad de puntos de calor, como calderas, hornos o zonas
soleadas sin protección.
 Buscar una zona limpia para evitar la aspiración de polvos, virutas u otras
proyecciones de líquidos o sólidos.

 Alejarlos de la zona de trabajo para evitar los ruidos, o insonorizarla si esto no es

posible. Lo ideal es disponer de una sala para su ubicación independiente del resto de
la planta, lo que es frecuente en grandes instalaciones.
 Dejar espacio suficiente a su alrededor, tanto para su ventilación como para facilitar
revisiones y reparaciones.
VOCABULARIO:
Cárter: pieza o conjunto de piezas que protegen determinados órganos. En ocasiones se
utiliza como depósito de lubricante.
Energía cinética: energía que posee un cuerpo debido a su velocidad.
Excéntrica: pieza que gira alrededor de un punto distinto de su centro; tiene por objeto
transformar el movimiento circular continuo en rectilíneo alternativo.

ACTIVIDADES.


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PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO:

NEUMÁTICA. 1 2ºC.S. Mecatrónica.

NEUMÁTICA. 2 2ºC.S. Mecatrónica.

fundamentalmente a su suave funcionamiento y a sus dimensiones constructivas.

REGULACIÓN DE LOS COMPRESORES.

NEUMÁTICA. 4 2ºC.S. Mecatrónica.

Son varias las formas de regulación que se aplican

NEUMÁTICA. 5 2ºC.S. Mecatrónica.

NEUMÁTICA. 6 2ºC.S. Mecatrónica.

 Alejarlos de la zona de trabajo para evitar los ruidos, o insonorizarla si esto no es

NEUMÁTICA. 7 2ºC.S. Mecatrónica.

NEUMÁTICA. 8 2ºC.S. Mecatrónica.

NEUMÁTICA. 9 2ºC.S. Mecatrónica.

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