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Componentes y sistemas de un compresor. [1]

Enviado por : Admin en 02 Jul, 2007 - 11:59
tecnologia [2]
Filtro de entradaPara asegurar un buen funcionamiento del compresor, este deberá llevar siempre un filtro de aspiración eficaz. De otra forma, los abrasivos que hay en el aire llegarían a la unidad y podrían causar un desgaste excesivo en los cilindros, anillos de pistón, cojinetes, etc.Un buen filtro de aire deberá cumplir los siguientes requisitos.. Gran eficacia de separación.. Buena capacidad de acumulación.. Baja resistencia al flujo de aire.. Construcción robusta.Los tipos más comunes de filtros son los de laberinto y de papel.

Filtros de laberinto secos
En un filtro de laberinto se fuerza al aire a cambiar de dirección rápidamente, acelerándolo y desacelerándolo, de manera que las partículas sólidas se precipiten por su propio peso hacia un depósito en el fondo del mismo.
Los intervalos de limpieza dependen de la contaminación del aire, aunque los más normal es de semana a semana o cada 50 a 100 horas de funcionamiento del compresor.
Se recomienda por tanto, los filtros de laberinto, de forma muy especial en compresores de poca capacidad, que trabajen en lugares donde el aire ambiente está relativamente limpio, o también como prefiltro separador de partículas gruesas.


Filtros de laberinto en baño de aceite
El caudal de aire es conducido a un depósito de aceite por una pantalla deflectora y allí cambia de dirección.
La mayor parte de las partículas contaminadas son absorbidas por el aceite, pero como el flujo de aire arrastra parte del mismo, hay que dirigir el aire de nuevo hacia un filtro tipo laberinto, donde se separa el aceite.
Este tipo de filtro tiene una gran capacidad de acumulación y es capaz de eliminar una cantidad de impurezas igual al peso del aceite.
De todas formas, hay que limpiar el filtro a intervalos regulables y hay que cambiar el aceite en cada periodo de limpieza.

Filtros de papel
Estos filtros cilíndricos son del tipo no recuperable.
El elemento consiste en un papel corrugado impregnado de aceite seco, inserto en el espacio que hay entre dos cilindros concéntricos hechos de chapa perforada.
Las partes superior e inferior de la armadura están fabricadas en plástico o metal. El elemento filtrante de papel no debe estar expuesto a temperaturas superiores a 80º C o vibraciones demasiado fuertes. Por lo tanto, en los compresores de pistón deben montarse con amortiguador de vibraciones entre el compresor y el filtro. Los mejores resultados se obtienen cuando se monta a un silenciador tipo venturi que produce un efecto amortiguador casi total.
La efectividad del elemento filtrante de papel es grande, aproximadamente de un 99%. La caída de presión que provoca un elemento filtrante nuevo es el orden de 25 a 3.5 milibares. La resistencia aumenta con el uso.
La caída de presión de un silenciador venturi es aproximadamente 10 milibares.
Los filtros de papel se emplean en todo tipo de compresores. Su vida de servicio es normalmente larga, lo suficiente para el cambio de filtro se realice cuando está ya completamente obstruido.


Sistema de lubricación
Los sistemas de lubricación más comunes para compresores son:
  • Lubricación para salpicadura.
  • Lubricación por gravedad.
  • Lubricación por presión.
  • Lubricación por eyección.

Lubricación por salpicadura
En su forma más simple, la biela lleva un vástago que se sumerge dentro del depósito de aceite.
De esta forma se crea una niebla de aceite que suministra lubricación a las superficies de los cojinetes y de los cilindros.
Este sistema evita filtraciones de aceite. Se utiliza principalmente en compresores pequeños de pistón de simple efecto. Para obtener un control más apropiado de la cantidad de lubricante distribuido se toma el aceite de un recipiente donde el nivel esté continuamente controlado.
Entre las ventajas de este sistema está la simplicidad y su funcionamiento independiente del sentido de la rotación.
Entre sus desventajas está que la película de los cojinetes, por no estar a presión, es demasiado fina y que en el periodo de arranque la lubricación puede ser marginal.
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Lubricación por anillo

El aceite es transportado por un anillo desde el fondo del depósito hasta una ranura en el cigüeñal, a través de la cual el aceite se distribuye a los diferentes puntos de lubricación.
El anillo se encuentra montado sobre el cigüeñal de manera tal que su parte inferior queda sumergida en el aceite depositado en el cárter.
Al girar el cigüeñal, este conduce el anillo por efecto de la fricción. La fuerza centrifuga creada, comunica al aceite la suficiente presión para que este alcance los puntos de lubricación.
Este sistema permite un mejor control de aceite utilizado y la independencia respecto a la dirección de rotación para su funcionamiento.
Sin embargo, su empleo debe limitarse a máquinas lentas y medianamente rápidas.

Lubricación por presión

El mejor sistema para lubricar las partes móviles de un compresor es por medio de la presión creada por una bomba de lubricación de émbolo o de engranajes. La bomba se diseña siempre con exceso de capacidad de forma que la presión del aceite de lubricación se pueda mantener siempre, incluso cuando el compresor está ya muy gastado.
Las ventajas de este sistema de lubricación son:
  • El aceite llega a presión a todos los cojinetes, lo que representa menos pérdidas por fricción y menos desgaste.
  • La lubricación no varía con el nivel del aceite del cárter.
  • El aceite puede filtrarse fácilmente.
  • Buena lubricación en el arranque del compresor.
Para la lubricación de los cilindros de los compresores de cruceta se utilizan los lubricantes de émbolo que permiten un ajuste muy exacto de la cantidad de aceite suministrada a cada punto de lubricación.

Lubricación por inyección

Algunos tipos de compresores rotativos emplean inyección de aceite para lubricar las piezas que sufren desgaste en la cámara de compresión.
Normalmente la presión del aire de descarga se emplea para inyectar el lubricante dentro del compresor.
Sin embargo, frecuentemente se emplee una bomba para el transporte interno del aceite.

Sistemas de regulación

La capacidad de un compresor debe ajustarse a la demanda real del sistema en todo momento.
Existen varios sistemas para controlar el flujo de descarga de los compresores. Ahora bien, el tipo de control a elegir dependerá de las características del compresor, del motor, y desde luego del sistema de aire comprimido.

Los sistemas de regulación se clasifican en:
  1. Control a velocidad constante (carga y descarga).
  2. Control a velocidad variable.
  3. Control por arranque y parada.
  4. Control mixto.
a) Control a velocidad constante
Este es un sistema donde el compresor funciona continuamente a su velocidad de régimen normal.
El control de la capacidad se logra por alguno de los siguientes métodos:

Regulación de la válvula de aspiración: Es el método más común para la descarga del compresor.
Utiliza un mecanismo de garras que mantiene abiertas las válvulas de aspiración siempre que no exista demanda de aire por el sistema.
Con las válvulas de aspiración abiertas, el gas se desplazará hacia dentro o afuera según el movimiento del pistón.

En compresores de doble efecto, la descarga se realiza en tres etapas, poniendo en carga una sección del compresor.(la parte de arriba o abajo del pistón). De esta forma, la capacidad del compresor se puede ajustar con mayor precisión a la demanda real de aire.

El consumo de potencia durante la descarga se reduce a las pérdidas por rozamiento y pérdidas mecánicas del compresor.
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Control por cámaras muertas. Se conectan al cilindro de la primera etapa, una o varias de estas cámaras, disminuyendo el rozamiento volumétrico y el caudal suministrado.

Estas cámaras se pueden controlar manual o automáticamente. Normalmente tienen un volumen fijo aunque para compresores de gas se utilizan cámaras de volumen variable.

El control por cámaras muertas trae consigo un consumo de potencia relativamente alto.

Control de la estrangulación de la admisión. La restricción de la aspiración se consigue mediante una válvula de apertura variable en la aspiración. La reducción de la presión de aspiración, con lo cual se disminuye la cantidad de aire admitida, tiene como contrapartida el incremento de la relación de compresión.

Control por recirculación. Con este sistema no se controla directamente el funcionamiento del compresor, sino que se le permite funcionar siempre a plena carga, recirculando el exceso de aire de la descarga a la aspiración. El consumo de potencia es igual al de plena carga. El aire recirculando debe enfriarse antes de entrar nuevamente al cilindro a fin de evitar el aumento excesivo de su temperatura por las sucesivas compresiones.

Control con descarga libre. Los compresores que utilizan este sistema permanecen continuamente en carga. Cuando se alcanza la presión máxima seleccionada, el aire comprimido se descarga a la atmósfera en vez de ser enviado al depósito.
Al igual que el control por recirculación, el consumo de potencia del compresor durante la descarga es igual al de plena carga.
Control por cierre total. En este sistema, al no existir demanda, la aspiración se cierra totalmente, con lo cual la presión en el refrigerador intermedio cae. Cuando alcanza un valor determinado, (próximo a la atmosférica) actúa un elemento que comunica el aire restante en el compresor con la atmosférica, eliminándose la compresión al quedar los pistones trabajando en vacío.
El consumo de potencia durante la descarga es esencialmente el necesario para vencer las pérdidas por roce en el compresor.


b) Control por velocidad variable
La velocidad variable del eje se utiliza como medio de regulación a veces cuando el accionamiento del compresor es por turbina o para compresores transportables accionados por motores de combustión.

c) Control por arranque y parada
Este sistema utiliza un control electroneumático.
La presión de circuito es destacada por un presostato que controla el arrancador del motor de accionamiento del compresor.

Este tipo de control es utilizado por lo general en compresores pequeños o siempre que las necesidades de aire se reduzcan a menos de la mitad de la capacidad del compresor.

d) Control mixto
Es por lo general una combinación de dos de los métodos de control ya descritos.
Una sofisticación de este tipo de control la representa el control automático, que en función del tipo de demanda selecciona el tipo de control más adecuado.

Sistema de enfriamiento
En la cámara o en el espacio dedicado a la comprensión siempre se genera calor. Parte de este calor proviene del trabajo de compresión, el resto es el generado por la fricción entre partes mecánicas y demás irreversibilidades.

El calor generado puede ser considerable, sobre todo cuando las relaciones de compresión son medianas o altas, pudiéndose alcanzar temperaturas extremas.

La mayoría de los compresores utilizan algún método para disipar parte de este calor, reduciéndose tanto la temperatura a la cual se someten los materiales del compresor, como la temperatura de salida del gas.

Las ventajas que se obtienen al enfriar los compresores son varias: entre ellas podemos mencionar:

-Disminuyendo la temperatura de funcionamiento del compresor, se evita la expansión del gas durante su admisión al entrar en contacto con las diferentes superficies calientes; con esto se reducen las pérdidas de capacidad y la potencia consumida.{pagebreak}
-A menores temperaturas se alarga la vida del compresor y de sus partes componentes.
Reduciendo la temperatura interna del equipo se logra una mejor lubricación, lo que significa mayor vida útil, y menos costos de mantenimiento.

-La refrigeración acerca el proceso de compresión al isotérmico, aumentándose la eficiencia de compresión al disminuir la potencia requerida.

Los sistemas de refrigeración de los compresores pueden clasificarse en dos grupos:

-Enfriamiento por aire.
-Enfriamiento por agua.

Enfriamiento por aire:
Siendo el aire ambiental un elemento disponible en cualquier lugar y en cualquier cantidad, el enfriamiento por aire es el método más económico y práctico. Este no contamina y no requiere de sistemas auxiliares especiales para disponer de él una vez que es usado (excepto en algunos casos de ventiladores y ductos). Sin embargo, la capacidad de absorción de calor del aire es limitada por la cual los equipos de grandes capacidades, que generan grandes cantidades de calor, no son eficientemente enfriados por este medio.

Para incrementar la transferencia de calor, los compresores enfriados por aire se diseñan con la inclusión de aletas; ello aumenta la superficie de transmisión de calor.

Enfriamiento por agua:
El agua tiene mayor capacidad para remover el calor producido en la compresión; además podemos regular su caudal y temperatura
Fundamentalmente existen tres variantes en el enfriamiento por agua:

-Suministro de agua corriente
Se toma agua de la fuente confiable más cercana (agua corriente, el mar, un lago, un río, etc.)y se hace circular a través del sistema de enfriamientos del compresor. La extracción del calor depende del caudal y del incremento de la temperatura del agua.

-Usando sistemas cerrados con radiador
La ventaja del radiador es que no se producen pérdidas del caudal de agua por evaporación.
Este a su vez puede ser enfriado con agua corriente o con aire. La desventaja es que el consumo de potencias es mayor que el de las torres de enfriamiento y que el agua sólo puede ser enfriada unos 10ºC sobre la temperatura ambiental.

-Usando torres de enfriamiento:

El método es el siguiente: Se emplea un sistema de enfriamiento abierto o cerrado, donde el agua caliente que sale del compresor pasa a una torre de enfriamiento. En esta se pulveriza el agua para enfriarla y una vez fría está lista para su empleo nuevamente.

Sistemas de supervisión y protección

Una forma de reducir costos de mantenimiento en una instalación de compresores estacionarios o transportables, es mantener bajo control los puntos críticos y provocar automáticamente la parada en caso de anormalidad.

El cierre o desconexión ha de tener lugar antes de llegar a una situación de peligro. El número de elementos de detección necesarios, varía, desde luego, en cada caso y en función de sus aspectos técnicos.

Normalmente la supervisión se realiza sobre la presión del aceite y la temperatura del aire, aunque adicionalmente pueden ser una ayuda importante otras protecciones extras como el control de la temperatura del aceite, el bajo voltaje, etc.
Las protecciones extras de seguridad, están diseñadas normalmente para dar una señal eléctrica ¨si¨ o ¨no¨ al elemento de control, que en caso de recibir la señal ¨no¨, acciona el interruptor de cierre.
Es preferible que la unidad de control pueda memorizar el defecto y lo indique con una luz. El compresor no podrá ser arrancado de nuevo sin un previo rearme del regulador y no funcionará hasta que el fallo se halla subsanado.
Otro dispositivo de protección es la válvula de seguridad. Esta puede estar instalada a la salida de la(s) cámara (s) de compresión, en la descarga del compresor, en el tanque de aire comprimido, etc.
La válvula de seguridad quedará definida por dos parámetros: presión y área del orificio de la válvula.
La presión será la presión a la cual la válvula abrirá y se fija generalmente como un 10% por encima de la presión máxima de operación.

Bibliografía: Manual sobre aire comprimido de Atlas Copco
Links:
  [1] http://www.construsur.com.ar/index.php?name=News&file=article&sid=212
  [2] http://www.construsur.com.ar/index.php?name=News&catid=&topic=1
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