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Capítulo 1 Neumática
El aire Generación del aire comprimido
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Capítulo 1 Neumática
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Objetivo del manual
Con este material se persigue que el estudiante pueda interpretar como se genera y trata el aire comprimido, al mismo tiempo debe interpretar los símbolos que los identifican (según la norma DIN-ISO 1219), y lograr comprender el funcionamiento de los mismos.
Ricardo Minniti Ing. Mecánico
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Índice
Objetivo del manual ........................................................................................................................................................2 El aire..............................................................................................................................................................................4 La atmósfera...................................................................................................................................................................4 La presión atmosférica ...................................................................................................................................................4 ¿Qué es una magnitud física?........................................................................................................................................5 Sistema de unidades ......................................................................................................................................................5 Producción de aire comprimido ......................................................................................................................................6
Generadores ..............................................................................................................................................................6 Tipos de compresores ....................................................................................................................................................7
Compresores de émbolo ............................................................................................................................................7 Compresor alternativo de doble efecto exento de aceite .........................................................................................10 Compresor de membrana ........................................................................................................................................12 Compresor de émbolo rotativo a paletas o celular...................................................................................................13 El compresor de tornillo ...........................................................................................................................................14 Compresor de tornillos en tándem ...........................................................................................................................14 Compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite............................................................................................15 Compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite con accionamiento de velocidad variable..........................18 Compresores rotativos a tornillo exentos de aceite y con inyección de agua..........................................................19 Turbocompresores ...................................................................................................................................................22 Ahorro energético.....................................................................................................................................................22 Principio de funcionamiento de un turbo compresor radial ......................................................................................23 Aplicación .................................................................................................................................................................24 Compresores Scroll exentos de aceite para aplicaciones de automoción...............................................................26 Compresor Roots, lobular o soplante.......................................................................................................................27 Criterio de selección de compresores ......................................................................................................................28
Página Web a consultar:...............................................................................................................................................30 Nota: .............................................................................................................................................................................30
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El aire Es un fluido compuesto por una mezcla de gases que forma la atmósfera de la tierra.
La atmósfera El aire es la masa de gas que envuelve el globo terrestre y se encuentra dividida por capas. La temperatura de la atmósfera disminuye a medida que aumenta la altura
La presión atmosférica El aire como cualquier otra sustancia tiene masa y por lo tanto tiene peso, la presión atmosférica es el peso de toda la columna (volumen) de aire que hay desde la superficie de la tierra hasta la exosfera dividido la superficie de la base de la columna considerada. Pero esta es variable según las condiciones climatológicas y oscila a nivel del mar entre 0,980 bar y 1,040 bar, aproximadamente 1 bar es un Kgf/cm2 y aproximadamente 14,504 PSI o 100 kPa.
Pero nos debemos preguntar ¿Qué es la fuerza?, ¿Qué es la superficie?, en realidad son magnitudes físicas que nos permiten entender mejor el comportamiento del aire.
Superficie del volumen considerado
Volumen
Columna de aire desde la superficie de la tierra
hasta la exosfera
Presión = Peso de la columna de aire = Fuerza . Superficie considerada Superficie
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¿Qué es una magnitud física? En física se entiende que son aquellas propiedades, procesos o estados que podemos medir. Con este concepto, se consideran magnitudes físicas a la velocidad, la presión, el tiempo, la temperatura, etc. y los colores por ejemplo no son una magnitud física. Hagamos un repaso de unidades, observemos el siguiente cuadro:
Sistema de unidades Algunas unidades básicas
Magnitud física CGS MKS Técnico
Longitud Cm Metros Metros
Masa gr kg U.T.M
Tiempo Seg Seg Seg Tabla 1
A partir de estas, se derivan otras magnitudes físicas importantes como:
Magnitud física CGS MKS Técnico
Superficie cm m m
Velocidad cm/seg m/seg m/seg
Aceleración cm/seg2 m/seg2 m/seg2
Fuerza Dina Newton Kgf
Presión Bario (bar) Pascal Kgf/cm2
Tabla 2
Para la descripción de una magnitud física se necesita siempre un valor numérico y una unidad. Por ejemplo una presión de 6 bar, el valor numérico es 6 y la unidad el “bar”. Existen diferentes unidades para cada una de las magnitudes, por ejemplo como unidad de fuerza tenemos el Kilogramo fuerza, el Newton, la Dina, la libra y muchas otras más. Con el fin de estandarizar, la mayoría de los países han acordado unificar las unidades según el sistema internacional de unidades, abreviado (SI). En las industrias se utiliza aire comprimido entre otras cosas, porque es la solución de muchos problemas de automatización. Las características más importantes que han contribuido a su popularidad son:
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Características Motivos
Abundante Está disponible en todo el mundo, en cantidades ilimitadas.
Transporte EI aire comprimido podemos transportarlo por tuberías. No es necesario que dispongamos de tuberías de retorno.
Almacenable Al aire comprimido podemos almacenarlo en depósitos y tomarlos de estos.
Temperatura Garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas. Antideflagrante No existe ningún riesgo de explosión ni incendio.
Tabla 3
Características Motivos
Limpio EI aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en tuberías o elementos, no produce ningún ensuciamiento.
Velocidad Por ser un gas nos permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.
Preparación EI aire comprimido debemos prepararlo, antes de su utilización. Es preciso que eliminemos impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).
Compresible Con aire comprimido no es posible que obtengamos velocidades uniformes y constantes en los actuadores
Fuerza EI aire comprimido es económico sólo hasta cierta presión. Utilizando normalmente una presión de 7 Kgf/cm2
Escape EI escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.
Tabla 4
Producción de aire comprimido Generadores Para producir aire comprimido utilizamos compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. EI aire comprimido viene de la sala de compresores y Ilega a las instalaciones a través de tuberías. En el momento en que vayamos a instalar una red de aire comprimido o realicemos una mejora de la misma, determinaremos el tamaño necesario de la red, con el fin de poder alimentar los aparatos
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neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario que sobre dimensionemos la instalación, con el objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente. Es muy importante que el aire sea limpio. Si es así el compresor tendrá una larga vida útil.
Tipos de compresores Según las exigencias de presión de trabajo y al caudal de suministro, podemos emplear diversos tipos de compresores. El siguiente cuadro nos muestra como se clasifican a los compresores más utilizados:
Figura 1
Compresores de émbolo Compresor de émbolo oscilante o pistón, este es el tipo de compresor más difundido actualmente.
Figura 2 - Son compresores de bajas revoluciones, cuyo destino típico son los talleres que necesitan frecuentemente
más aire a una presión de trabajo mayor de 10 o 12 bar. La gama de compresores que se comercializan oscilan en potencias de 2 a 10 CV, sobre depósitos de 25 a 500 litros. Algunos se distinguen por tener un ventilador de gran
tamaño y un enfriador (generalmente en los modelos a partir de 4 CV).
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El pistón realiza un movimiento rectilíneo alternativo. En la carrera de descenso (etapa de admisión) la válvula de admisión se encuentra abierta.
Figura 3
Cuando el émbolo llega hasta el PMI (punto muerto inferior) la válvula de admisión se cierra y seguidamente se abre la de escape, permitiendo que el aire fluya hacia la zona de alta presión (etapa de compresión), repitiéndose nuevamente el ciclo.
Figura 4 - Un compresor de pistón es un compresor alternativo de desplazamiento positivo que contiene un pistón
que se mueve en el interior de un cilindro
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Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 Kgf/cm2 a varios cientos de Kgf/cm2.
Figura 5
Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa en el primer émbolo o etapa, seguidamente se lo refrigera para pasar a la segunda cámara de compresión. El gráfico anterior muestra un compresor de dos etapas, en el vemos dos pistones “P1” y “P2” que se encuentran vinculados cada uno por medio de una biela al cigüeñal “C” a través de la articulación “ar”. Al girar el cigüeñal por medio de un motor eléctrico o de combustión este hace que los pistones se muevan sincronizados permitiendo así que el aire que aspira el pistón “P1” por la entrada “A” se comprima y pase al pistón “P2” saliendo por “B”, en este punto intermedio se suele observar que los compresores tienen con un intercambiador de calor “INT” para reducir la temperatura y su volumen del aire. Esto permite que el pistón “P2” sea de un volumen menor, en el se realiza la segunda etapa de compresión cuando el aire previamente comprimido en “P1” ingresa por “D” y sale por “E” a la presión de trabajo deseada.
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Figura 6
Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son:
hasta 4 Kgf/cm2, 1 etapa hasta 15 Kgf/cm2, 2 etapas más de 15 Kgf/cm2, 3 etapas o más
Tabla 5
Compresor alternativo de doble efecto exento de aceite Este tipo de compresores tiene un gran campo de aplicación, entre algunas de ellas podemos mencionar la industria de robótica, la aeronáutica (pruebas neumáticas), el sector textil, la fabricación de CD Rom, entre otras.
Figura 7 – Construcción horizontal de compresor alternativo de doble efecto
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El recorrido del aire hasta su compresión comienza cuando el aire penetra de la atmósfera a través de la válvula de aspiración y del filtro de entrada. El pistón empieza a moverse hacia adelante y reduce el volumen de la cámara de compresión (primera acción), lo que incrementa la presión.
Figura 8
El aire atmosférico penetra en la segunda parte de la cámara de compresión (segunda acción) detrás del pistón.
Figura 9
El pistón finaliza su carrera. La presión aumenta en la primera parte de la cámara de compresión, la válvula de salida abre y el aire comprimido sale del cilindro. A su vez, la válvula de aspiración cierra.
Figura 10
A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás y aumenta la presión en la segunda parte de la cámara de compresión. La válvula de salida abre para liberar el aire comprimido mientras cierra la válvula de entrada. Regulación El control de caudal es electroneumático. El sistema de descarga del compresor se alcanza fijando las válvulas de aspiración en la posición abierta.
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Figura 11
Características Ventajas
Control automático de caudal Se adapta a la demanda de aire y ahorra costes de energía
Evita funcionamiento en vacío del compresor y un exceso de arranques y paradas
Prolonga la vida de los componentes y reduce los costes de mantenimiento
Figura 12 – Corte esquemático de un compresor de doble efecto
Compresor de membrana Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo.
Figura 13
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Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará libre de aceite. Estos compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias, farmacéuticas y químicas.
Figura 14
Compresor de émbolo rotativo a paletas o celular Dentro de este tipo de compresores podemos encontrar los compresores de tornillo helicoidal y los compresores rotativos multicelulares. Este último es un rotor excéntrico provisto de ranuras y de aletas que deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared de la carcaza (cárter) del compresor. Es de dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente, en la celda “1” de un volumen reducido se produce el ingreso de aire hasta la celda “2” que es la de máximo volumen, seguidamente en las celdas “3” y “4” el volumen se reduce paulatinamente hasta llegar a la celda “5” donde se logra la máxima compresión (mínimo volumen) y el aire es dirigido hacia el consumo. Este tipo de dispositivo también puede utilizarse como bomba de vacío, aplicadas por ejemplo para poder producir la depresión necesaria en las ventosas de las líneas de empaque.
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Figura 15
El compresor de tornillo Ofrece una operación suave y sin pulsaciones. Son compactos y silenciosos. Son ofrecidos en el mercado para una potencia que oscila entre los 5 a 600 HP, con capacidades de 0,4 hasta 90 Litros/minuto y rangos de presión de 7 hasta 12,5 bar (de 100 a 185 PSI). También se los puede encontrar en tándem de dos etapas, para lograr altos niveles de eficiencia al utilizar dos conjuntos de rotores. La compresión se divide igualmente entre la primera y la segunda etapa a fin de reducir las cargas de los cojinetes.
Compresor de tornillos en tándem
Figura 16
La lubricación de los compresores y bombas de vacío de este tipo consiste no solo en lubricar las partes móviles sino también en sellar las aberturas y enfriar la unidad del compresor.
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Figura 17
Vista frontal del cuerpo de un compresor de tornillo, se pueden apreciar las dos cavidades en donde se colocan los dos tornillos
Figura 18
Compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite Consta de dos rotores, uno macho y otro hembra. El rotor macho tiene cuatro lóbulos helicoidales espaciados por igual. El rotor hembra tiene seis estrías con la misma separación. La relación 4:6 es la combinación más eficaz para este tipo de compresor, con el mismo diámetro tanto para el rotor macho como hembra.
Figura 19; Funcionamiento: 1- Los extremos de los rotores abren la entrada y el aire penetra en la cámara de
compresión. 2- El aire queda atrapado en el "compartimento" formado por un lóbulo macho y una estría hembra. 3- A medida que los rotores giran, el tamaño del "compartimento" se reduce progresivamente y se comprime el aire
atrapado. 4- El aire comprimido sale por la lumbrera de salida.
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Figura 20 – Diagrama de flujo (esquema de un compresor de tornillo con inyección de aceite)
Circuito de aire Circuito de aceite Circuito de refrigeración
1. Filtro de aspiración de aire 9. Cárter de aceite 13. Compresor de refrigeración
2. Válvula de aspiración de aire 10. Refrigerador de aceite 14. Condensador
3. Elemento de compresión 11. Carcasa del filtro de aceite 15. Secador/filtro de refrigerante líquido
4. Elemento separador de aceite 12. Filtro de aceite 16. Tubo capilar
5. Válvula de presión mínima 17. Evaporador
6. Refrigerador posterior 18. Válvula de derivación de gas caliente
7. Intercambiador de calor aire/aire
8. Separador de agua con purgador Tabla 6 – Referencia de Figura 20
Los rotores utilizados tienen perfiles asimétricos. Este perfil permite que el rotor hembra sea accionado directamente por el rotor macho, evitando la necesidad de usar engranajes de sincronismo.
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Dado que el compresor de tornillo rotativo funciona conforme al principio de desplazamiento positivo, el suministro de aire es directamente proporcional a la velocidad de rotación. Es decir, a mayor velocidad, mayor volumen desplazado por el elemento compresor.
Figura 21 – Vista de un compresor rotativo a tornillo con inyección de aceite
Para caudales más grandes y compresores con inyección de aceite se encuentran distintos diseños, estos se clasifican como “Paquete de compresor - Todo en uno". Esta gama de compresores de tornillo con inyección de aceite se embala inteligentemente formando un paquete que incorpora todas las opciones y accesorios imprescindibles para la instalación del compresor de aire en una caja compacta. Las unidades “Full” tiene un secador frigorífico integrado. Estos pueden ser
Figura 22 - Diagrama de flujo de aire/aceite en diseño de un elemento, Referencias: 1 - Entrada de aire; 2 -
Elemento de compresión; 3 - Refrigerador posterior; 4 - Salida de aire; 5 - Depósito separador de aire/aceite; 6 - Cárter de aceite; 7 - Refrigerador de aceite
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Figura 23 - Diagrama de flujo de aire/aceite en diseño de dos elementos; Referencia: A : Filtro de aspiración de aire;
B1-2 : Válvula de aspiración de aire; C1-2 : Elemento de compresión; D1-2 : Válvula antirretorno; E : Depósito separador de aire/aceite; F : Válvula de presión mínima; G : Refrigerador posterior; H : Separador de agua con drenaje automático; I : Ventilador de refrigeración. Circuito de aceite; J : Cárter de aceite; K : Válvula termostática de derivación;
L : Refrigerador de aceite; M : Filtro de aceite; N : Línea de barrido de aceite; O1-2 : Válvula de parada de aceite
Figura 24 – Vista de compresor tipo paquete
Compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite con accionamiento de velocidad variable Los compresores con accionamiento de velocidad variable siguen perfectamente el consumo de aire de la aplicación, evitando el periodo ineficiente de transición de plena carga a descarga y
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eliminando un excesivo consumo de energía en descarga. Con esta tecnología se ha hecho realidad un ahorro notable de los costes de energía.
Figura 25
Referencias - Figura 25 1 - Elemento compresor 5 – Elemento de control y pantalla de diálogo
2 - Ventilador radial 6 - Filtro de aspiración de aire
3 - Refrigeradores 7 - Motor
4 - Separador de aceite 8 - Filtro de aceite Tabla 7
Compresores rotativos a tornillo exentos de aceite y con inyección de agua La tecnología de tornillo exento de aceite, crea una gama completa de compresores que suministran aire limpio y 100% exento de aceite. Marcando la pauta sobre pureza del aire a través de la certificación ISO 8573-1 CLASE 0 (2001), los compresores de tornillo con inyección de agua, disponibles en versiones refrigeradas por agua y refrigeradas por aire, satisfacen necesidades precisas de aire puro y exento de aceite, a la vez que ofrecen capacidad de alta presión y mayor eficiencia energética.
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Figura 26 – Modelo Atlas Copco de compresor exento de aceite
Referencias: 1.Filtro de aire; SAE fino 99,5%; SAE grueso 99,9%. 2. Filtro de agua; filtrando el agua en el circuito de lubricación, el filtro de agua asegura un suministro constante de lubricante limpio. La capacidad de filtración se mantiene en 10 micras durante toda la vida útil del filtro. 3. Depósito separador, de agua en acero inoxidable para separación centrífuga y por la fuerza de la gravedad. Están incluidos dos sensores (uno de bajo nivel y otro de alto nivel) para mantener los niveles de agua correctos. 4. Motor de inducción IP55, embridado para obtener una alineación perfecta. Combinado con una disposición de accionamiento directo para obtener un eficiencia energética superior. 5. Ventilador enfriado por aire y refrigerador de agua, están disponibles en versiones refrigeradas por aire o refrigeradas por agua. Comparado con los sistemas de refrigeración externos, tanto el requisito de espacio como los costes de instalación de las unidades refrigeradas por aire son extremadamente bajos. Con un nuevo intercambiador agua/agua sobredimensionado, las unidades refrigeradas por agua tienen una temperatura del agua virtualmente continua en la entrada del secador de menos de 55°C (131°F) sin refrigerador posterior. 6. Sistema de control y monitorización. 7. Carrocería insonorizada, no es necesaria una sala de compresores independiente, ya que permite realizar la instalación en la mayoría de los entornos de trabajo. 8. Secador frigorífico integrado, las versiones “Full” incluyen de serie un
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secador de frigorífico integrado. 9. Bomba de agua, para contribuir a la durabilidad del rodamiento, la bomba de agua aumenta el nivel de presión del rodamiento en el arranque y durante los períodos de descarga. Esto minimiza el consumo de energía, elimina la tensión en los rodamientos y equilibra la presión entre los rodamientos y la carcasa del rotor. 10. Sistema de ósmosis inversa. Empleando agua destilada o agua de ósmosis inversa para la inyección de agua, el sistema de ósmosis inversa integrado asegura un suministro constante de agua de alta calidad, evitando corrosión y crecimiento bacteriano. 11. Rodamientos del elemento, dentro del elemento compresor no se utiliza nada de aceite. Incluso los rodamientos del elemento se lubrican con agua, proporcionando un aire 100% exento de aceite. Los rodamientos no tienen grasa, eliminando cualquier riesgo de contaminación. Como los rodamientos se deslizan en el agua, se prolonga su vida útil y se garantiza una rotación suave del elemento. Tanto si trabaja en una gran planta de producción o en un entorno pequeño, los compresores refrigerados por aire y refrigerados por agua se podrá satisfacer las necesidades específicas y optimizar al mismo tiempo su proceso de producción.
Figura 27 – Compresor libre de aceite refrigerado por aire
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Figura 28 – Compresor libre de aceite refrigerado por agua
Referencias: a. Agua de ósmosis inversa; b. Suministro de agua potable al sistema de ósmosis inversa; c. Agua de drenaje de ósmosis inversa; d. Aire de aspiración; e. Caudal de agua primario; f. Caudal de agua secundario; g. Aire comprimido húmedo; h. Aire comprimido seco
Turbocompresores Los turbocompresores son apropiados para grandes caudales, según su diseño pueden alcanzar caudales del orden de 500.000 m3/h, debido a su diseño el caudal mínimo que puede entregar es de 300 m3/h. Esto los hace aptos en aquellas industrias donde se centraliza la generación de aire comprimido en una sola unidad, sin necesidad de utilizar acumuladores o tanques de aire. El diseño de estos compresores está dirigido a conseguir un considerable ahorro de energía, garantizar la seguridad del producto - sólo las máquinas exentas de aceite pueden evitar al 100% cualquier riesgo de contaminación - y asegurar la máxima fiabilidad en todo momento.
Ahorro energético Rodete de máximo rendimiento: el exclusivo rodete con alabes inclinados hacia atrás de acero inoxidable, con sellos laberínticos que permiten la máxima eficiencia con las mínimas fugas de aire.
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I Figura 29
Características Ventajas
Máximo rendimiento con el ahorro de energía El menor coste de mantenimiento Reducido número de componentes para mayor fiabilidad Muy poco consumo de agua de refrigeración, menos energía para mantener fría la unidad
Ahorro incomparable en el coste del ciclo de vida Costes de instalación bajos
Sin aceite Sin sistema de bombeo Sin calentador de aceite Sin filtro de aceite Sin rodamientos
Diseño "exento de aceite" simple y seguro
Sin engranajes Unidad lista para funcionar, sin fundaciones Completo,
compacto y de poco peso Dimensiones reducidas
Cubierta insonorizante estándar Silenciador de descarga Funcionamiento sin vibraciones Nivel sonoro extraordinariamente bajo <67 dB(A) Totalmente exento de aceite
Cuidando del entorno de trabajo
Sin problemas medioambientales provocados por el aceite Sin rodamientos lubricados con aceite Los rodamientos magnéticos alinean dinámicamente el eje del rotor Procesador incorporado con respuesta en tiempo real Al no haber contacto, no se produce desgaste, vibraciones ni rozamiento
Rodamientos magnéticos sin contacto, libres de mantenimiento Máquina de inmejorable vida útil y requisitos de mantenimiento espectacularmente
reducidos Tabla 8 – Características generales de un compresor a turbina
Principio de funcionamiento de un turbo compresor radial El principio de funcionamiento es simple, el aire ingresa por el centro de la turbina a presión atmosférica y es centrifugado hacia la carcasa exterior (llamada voluta) aquí el aire se frena, de
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forma tal que la energía cinética que se le imprimió en la rotación se transforma en energía de presión, abandonando en este punto al compresor y distribuyéndose hacía los puntos de consumo.
Figura 30 – Esquema de funcionamiento de un compresor a turbina radial
Figura 31 – Corta esquemático de un turbo compresor radial
Aplicación Este tipo de compresor se puede aplicar en cualquier tipo de industria en donde se requiera grandes caudales de aire. Entre estas podemos mencionar: Componentes electrónicos: refrigeración; Tratamiento de aguas residuales: aireación; Impresión: transporte, refrigeración, secado; Industria farmacéutica: fermentación, aireación, refrigeración; Alimentación: aspersión, aireación, fluidificación; Cerveza: fermentación, aireación, aspersión, gasificación; Pintura electrostática: atomización, fluidificación; Textiles no tejidos: codificación.
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Figura 32 – Corte de un compresor a turbina
Al igual que en el resto de los compresores, termodinámicamente no es aceptable alcanzar presiones elevadas en una sola etapa, es por esto que en los compresores a turbinas se realiza la construcción de compresores multietapa donde el aire ingresa a presión atmosférica por la turbina de mayor diámetro, en este punto se puede presentar en forma opcional unos alabes guías variable que permite regular el caudal del compresor, el aire que se comprime en esta etapa pasa a la siguiente donde se aprecia que se reduce el diámetro de la turbina y así sucesivamente hasta llegar a la de menor diámetro que es la de salida. Todos los rodetes se encuentran sincronizados por medio de una transmisión de engranajes.
Figura 33 – Compresor a turbina radial multietapa
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Compresores Scroll exentos de aceite para aplicaciones de automoción La compresión del aire se consigue por la interacción de una espiral fija y otra móvil. El aire a la presión de entrada se introduce en la cámara de compresión en el lado exterior de la espiral. Una vez introducido el aire, la espiral móvil cierra la lumbrera de entrada. Según continúa girando la espiral, el aire se comprime progresivamente en un "recinto" cuyo tamaño se va reduciendo. Un flujo continuo de aire comprimido sale de la espiral a través de una lumbrera de descarga practicada en el centro de la espiral fija. Este proceso se repite de forma continua con lo que se obtiene como resultado el suministro de aire comprimido sin pulsaciones.
Figura 34 – Principio de funcionamiento
Son utilizados para proporcionar un suministro de aire comprimido seguro y respetuoso con el medio ambiente, para aplicaciones neumáticas de vehículos sobre vías y autobuses, podemos mencionar algunas de sus ventajas:
! Compacto y de poco peso ! Fiable para funcionamiento continuo o intermitente ! Diseño con ausencia de fugas ! Niveles de ruido y vibraciones extraordinariamente bajos ! Respeto al medio ambiente ! Mínimas necesidades de mantenimiento ! Sencillez para el usuario ! Bajo coste del ciclo de vida
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Figura 35 – Vista de un compresor tipo Scroll
Compresor Roots, lobular o soplante Son compresores que pueden entregar un caudal entre 18 a 10000 m³/h y una presión que oscila entre 0,1 a 1,0 bar. Presentan un rendimiento óptimo, alta fiabilidad, larga duración y requisitos de mantenimiento reducidos, entre sus principales características podemos encontrar:
Características Ventajas Diseño innovador de rotor de tres lóbulos
Reduce las pulsaciones y su resultado es menor ruido y mayor duración de los rodamientos
Ventilador montado en carrocería de serie
Reduce la temperatura del interior de la carrocería y su resultado es mayor rendimiento y duración del soplante
Motor eléctrico Siemens IP55 Asegura un funcionamiento sin problemas y un bajo consumo de energía No se necesitan ajustes técnicos adicionales Todo está incluido: desde el filtro de entrada, silenciador de entrada, elemento soplante, sistema de accionamiento con motor eléctrico, silenciador de salida y válvula de retención de salida hasta el compensador en la brida de salida
Paquete completo integrado
Sólo hay que instalarlo y olvidarse
Íntegramente comprobado Cada máquina es probada conforme a las normas de rendimiento ISO 1217
Tabla 9
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El diseño del rotor de triple flujo transporta 6 volúmenes de aire por revolución del soplante comparados con los 4 volúmenes de un soplante tradicional de dos lóbulos. Comparado con un soplante de dos lóbulos, las pulsaciones son menores y la frecuencia mayor. El resultado es el siguiente: menor nivel de ruido, menor tensión en rodamientos, mayor duración, menos pulsaciones en el sistema de aire.
Figura 36 – Ejemplo de compresor lobular tipo Roots
Criterio de selección de compresores No es simple la elección de un compresor más cuando son muchas las variables que entran en juego, es por esto que la elección de un compresor no se debe realizar en función de las necesidades actuales de la instalación, sino que también se debe contemplar los planes de expansión de la instalación. La Figura 37 muestra el campo de aplicación de los compresores vistos hasta el momento, lo que nos facilita un criterio de selección, pero evidentemente además debe contemplarse el aspecto económico, la confiabilidad de la instalación en función de su criticidad, etc. Además debe contemplarse los picos de consumo cosa que permita determinar si la instalación necesita un pulmón para poder mantener un caudal uniforme y por supuesto el tratamiento del aire comprimido para eliminar las partículas no deseadas de la instalación, tema que veremos más adelante.
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Figura 37
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Página Web a consultar: http://www.sullair.com.ar/sullair/sec_como_llegar.asp http://www.atlascopco.com.ar/ares/ http://www.festo.com.ar
Nota: El archivo original cuenta con comentarios, los mismos pueden ser activados en el menú VER de MS-Word, opción MARCAS. Se recomienda consultar en Internet las distintas empresas que se encuentran en el mercado, para obtener las características técnicas de los compresores.
