Junio 8, 2021
Peter Sawochka-DaltonSi bien existen varios tipos de compresores (tipo espiral, alternativos, de tornillo rotativo, centrífugos y más), todos los compresores de aire hacen una cosa: comprimir aire.
Pero ¿cómo comprimen aire los compresores de aire? ¿Los distintos tipos de compresores comprimen el aire de manera diferente y, de ser así, cómo? ¿Y por qué eso importa en todo caso?
Primero, respondamos la última pregunta.
Los diferentes usos del aire comprimido requieren que la corriente de aire tenga diferentes dimensiones.[1] Las más críticas de estas dimensiones son la presión del aire, el flujo de aire y la calidad del aire. Si bien todos los tipos de compresores siguen el mismo proceso básico de compresión de aire, algunos pasos de ese proceso difieren para cada tipo. Esas diferencias pueden limitar los valores prácticos para algunas de las dimensiones de la corriente de aire que producen, por lo que el tipo de compresor que usted necesita depende hasta cierto punto del uso que le esté dando al aire comprimido.
Ahora que sabemos por qué es importante el tipo de compresor, podemos volver a la primera pregunta y analizar el proceso de compresión de aire en general. Pero incluso antes de hablar sobre el proceso de compresión, echemos un vistazo rápido a cómo es que los compresores de aire pueden obtener su energía.
Si bien el aire comprimido es una fuente de energía para herramientas neumáticas, instrumentos y más, el propio compresor requiere de una fuente propia. Las siguientes son las fuentes de energía más comunes para accionar compresores:
Los pasos principales en el proceso de compresión de aire son los siguientes: admisión, compresión, almacenamiento integrado, enfriamiento integrado y descarga, aunque no todos los compresores necesitan almacenamiento o enfriamiento integrados.
Para crear aire comprimido, por supuesto usted necesita aire, por lo que la primera parte del proceso de compresión es la admisión de aire. Durante la admisión de aire, el aire entra en el compresor a través de una válvula de entrada de aire.
La válvula de entrada de aire a menudo está precedida por un filtro, que protege el compresor al reducir los contaminantes que ingresan.
Luego, el aire fluye hacia la cámara de compresión, donde se comprime.
Veremos más de cerca cómo cada tipo de compresor hace esto cuando cubramos los tipos de compresores, aunque dos conceptos fundamentales se aplican a todos los compresores.
Los compresores comprimen el aire mediante desplazamiento positivo o desplazamiento dinámico (también conocido como desplazamiento no positivo).
Compresores lubricados con aceite versus compresores sin aceite
Cualquiera que sea su medio de compresión, todos los compresores están o no lubricados con aceite.
Dependiendo del tipo de compresor, el aire puede fluir a continuación hacia un tanque receptor integral (a veces llamado tanque de almacenamiento o tanque de aire) después de ser comprimido.
Muchos usos del almacenamiento integrado están vinculados al tipo de compresor y se abordarán allí. Sin embargo, se comparten dos razones comunes entre varios tipos.
Note la diferencia entre los compresores de ciclo de servicio limitado y los compresores de modulación.
Comprimir aire genera calor. Si bien no es necesario enfriar el aire antes de salir del compresor, la mayoría de los compresores eléctricos trifásicos y algunos compresores a diésel (independientemente del tipo) vienen con postenfriadores integrados para reducir la temperatura del aire antes de la descarga.
Los compresores con postenfriadores también tendrán separadores de agua para eliminar el exceso de humedad que cae de la corriente de aire durante el enfriamiento.
Finalmente, el aire fluye a través de la válvula de descarga, ya sea directamente al punto de uso (por ejemplo, un martillo cincelador en un compresor a diésel portátil) o primero a una serie de secadores y filtros (por ejemplo, para el aire para instrumentos en una planta de manufactura).
Todos los tipos de compresores de aire siguen el proceso básico indicado anteriormente, aunque los detalles pueden variar de manera importante. Veamos brevemente cómo funcionan cuatro tipos comunes de compresión y cómo eso afecta los pasos clave.
Los compresores tipo espiral son compresores sin aceite de desplazamiento positivo.
Los compresores tipo espiral utilizan dos espirales intercaladas para comprimir el aire. Dependiendo del diseño, una de las espirales puede fijarse y la otra girar o ambas pueden girar juntas. Debido a que las espirales nunca se tocan, no se necesita lubricación.
El movimiento suave y continuo de las espirales también significa que los compresores tipo espiral funcionan silenciosamente, tienen una vibración mínima y proporcionan una corriente de aire sin pulsos.
Una limitación notable que tienen los compresores tipo espiral es el flujo de aire máximo. Si bien, en teoría, un compresor tipo espiral puede ampliarse de forma infinita, el diámetro cada vez mayor de las espirales necesarias establece un límite práctico (al menos para crear aire de manera eficiente). Tienen el flujo máximo más bajo de cualquiera de los compresores cubiertos aquí.
Debido a que crean aire sin aceite y sin pulsos, los compresores tipo espiral no requieren almacenamiento integral, a menos que utilicen modulación.
Los compresores alternativos (a veces llamados compresores de pistón) son compresores de desplazamiento positivo y pueden estar o no lubricados con aceite.
Los compresores alternativos funcionan de manera similar a las cámaras de compresión en los motores de los automóviles. En la carrera ascendente, el pistón crea un vacío que permite que el aire fluya hacia la cámara de compresión. En la carrera descendente, el aire se comprime y se expulsa de la cámara. Para lograr presiones más altas y volúmenes más grandes de manera eficiente, algunos diseños utilizan dos etapas de compresión, es decir, el aire comprimido en la primera etapa se comprime aún más en la segunda etapa.
Además, similar al motor de un automóvil, los compresores de pistón son ruidosos; de hecho, suelen ser los más ruidosos de los tipos de compresores que se abordan aquí.
Para mantener la eficiencia, los pistones deben deslizarse suavemente. Entonces estos deben lubricarse, lo que permite que una pequeña cantidad de aceite ingrese en la corriente de aire, o deben cubrirse con una sustancia que reduzca la fricción.
Debido a que la compresión ocurre solo durante la mitad del ciclo de servicio, la corriente de aire tiene un “pulso” al salir de la cámara en lugar de flujo y presión continuos.
Debido a que su proceso de compresión crea un pulso en la corriente de aire, los compresores alternativos siempre requieren un almacenamiento integral, incluso cuando no contienen aceite. Al proporcionar aire desde el tanque receptor, en lugar de hacerlo de manera directa desde la cámara de compresión, la corriente de aire puede tener un flujo y una presión continuos.
Los compresores de tornillo rotativo son compresores de desplazamiento positivo y pueden estar o no lubricados con aceite.
Los compresores de tornillo rotativo utilizan un par de tornillos helicoidales, a menudo denominados rotores, con lóbulos a lo largo de ambos. El aire se empuja a lo largo del compresor y de los lóbulos desde un espacio más grande a uno más pequeño, lo que comprime el aire. Al igual que con los compresores alternativos, algunos diseños utilizan dos etapas de compresión para lograr presiones más altas y volúmenes más grandes de manera eficiente.
Los compresores de tornillo lubricados con aceite utilizan un fluido para sellar los espacios entre los rotores, lo que también permite que un rotor impulse al otro, si bien introduce una pequeña cantidad de aceite en la corriente de aire.
Los compresores de tornillo sin aceite utilizan tiempos con tolerancias muy ajustadas entre los lóbulos del rotor en lugar de un fluido, por lo que no hay aceite que pueda entrar en la corriente de aire.
Debido a que los rotores funcionan continuamente, producen una corriente de aire sin pulsos. Si bien no son tan silenciosos como los compresores tipo espiral, generalmente lo son más que los alternativos.
Si un compresor de tornillo rotativo necesita o no almacenamiento integral depende de si está lubricado con aceite.
Los compresores centrífugos son compresores de desplazamiento dinámico sin aceite.
Los compresores centrífugos utilizan un impulsor que gira a alta velocidad para aumentar inicialmente la velocidad del aire. Luego, el aire pasa a través de un difusor para disminuir su velocidad, lo que presuriza el aire. No se necesita lubricación en la cámara de compresión, por lo que no se agrega aire a la corriente de aire.
Debido a que el aire se genera continuamente a medida que gira el impulsor, el flujo de aire y la presión son continuos, sin pulsaciones.
Debido a que producen aire sin aceite y sin pulsos, los compresores centrífugos no requieren almacenamiento integral, a menos que utilicen modulación.
Si bien saber cómo funcionan los compresores puede ayudarle a comprender qué tipo de compresores podrían funcionar para su aplicación, hay otros factores a considerar: eficiencia energética, costos de mantenimiento, tiempo de actividad proyectado y más. Su distribuidor local de Sullair tiene la experiencia necesaria para ayudarle a elegir el mejor compresor para sus necesidades.
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