INFORME TERMO

COMPRESORESEn cualquier circuito neumático, la parte más importante es aquella en donde se

produce el aire comprimido. Esta parte es el elemento llamado compresor.

Podría definirse el compresor como una máquina o dispositivo que toma aire con unas

determinadas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada.

También se puede definir como una máquina de funcionamiento alternativo o rotatorio

que tiene por objeto la compresión de un fluido (aire generalmente) para utilizar su

fuerza de expansión debidamente regulada y transmitida al lugar más idóneo.

Los compresores se diferencian por su caudal o por su relación de compresión.

La relación de compresión es un número adimensional que relaciona las presiones de

entrada y salida del aire del compresor, es decir, informa del aumento de presión que

provoca el compresor.

El caudal es la cantidad de aire comprimido que nos proporciona el compresor en una

unidad de tiempo, es decir, la cantidad de aire del que se puede disponer.

Tanto el caudal, como la relación de compresión que proporciona un compresor,

deben ser adecuados al consumo de aire que requiere el circuito.

Por lo general, los compresores se sitúan en compartimientos especiales, bien sea en

lugares apartados donde no puedan molestar por el ruido que producen al trabajar o

bien en el exterior de las instalaciones donde se halla el circuito si lo que desea es

conseguir un aire de mayor calidad, es decir con menos impurezas. Sin embargo,

también hay algunos tipos de compresores bastante silenciosos y otros equipos que

no necesitan estar en un lugar fijo, sino que pueden ser trasladados con facilidad de

un lugar a otro.

Los compresores se pueden clasificar en función de la forma de trabajo. Los más

usados son de embolo, que son muy baratos, pero hacen bastante ruido. Otro tipo son

los giratorios o rotativos más actuales y menos ruidosos. Dentro de cada grupo hay

multitud de clases distintas de compresores.

COMPRESORES Y TURBOCOMPRESORESPágina 1

La tabla siguiente nos muestra los diferentes tipos de compresores:

USOS DE UN COMPRESOR:

Un compresor se utiliza en:

1. Transferencia de gas desde pozos productores de baja presión hasta las Plantas de

Procesamiento.

2. Comprimir gas para devolverlo a la formación petrolífera con el objetivo de mantener

presión o aumentar la presión del yacimiento.

3. Devolver el gas a la formación cuando el propietario desea reducir la proporción

gas-petróleo. Algunos estados limitan la cantidad de gas que se puede producir o

vender por barril de petróleo producido. Por lo tanto, el propietario de los pozos que

producen demasiado gas por barril de petróleo tiene que devolver parte del gas al

yacimiento para obtener más petróleo.

4. Transferir gas para llevarlo al punto de consumo.

5. Aumentar presión en tubería de almacenamiento.

6. Comprimir aire para distintos usos en todas las industrias.


TIPOS DE COMPRESORES:

I.- COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:

Las dimensiones son fijas. Por cada movimiento del eje de un extremo al otro tenemos

la misma reducción en volumen y el correspondiente aumento de presión (y

temperatura). Normalmente son utilizados para altas presiones o poco volumen. Por

ejemplo el inflador de la bicicleta.

COMPRESORES ROTATIVOS DE LÓBULOS

Los compresores de lóbulos tienen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados

por engranajes.

Solo transportan el volumen de aire aspirado del lado de aspiración al de compresión,

sin comprimirlo en este recorrido. No hay reducción de volumen y por lo tanto tampoco

aumenta de presión. El volumen que llega a la boca de descarga, todavía con la

presión de aspiración, se mezcla con el aire ya comprimido de la tubería de descarga y

se introduce en la cámara llegando este a la presión máxima siendo luego expulsada.

Un juego de engranes accionan los rotores en forma síncrona y evita que se rocen

entre sí. Resultan apropiados cuando se requiera aire comprimido a bajas presiones

completamente libre de rastros de lubricante.

Características:

Producen altos volúmenes de aire seco a

relativamente baja presión.

Este sistema es muy simple y su

funcionamiento es muy parecido a la bomba

de aceite del motor de un auto donde se

requiere un flujo constante.

Tienen pocas piezas en movimiento.

Son lubricados en general en el régimen de

lubricación hidrodinámica aunque algunas

partes son lubricadas por salpicadura del

aceite. A veces los rodamientos o cojinetes pueden estar lubricados por

grasas.


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COMPRESORES ROTATIVOS TIPO TORNILLO

Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazados que rotan

paralelamente con un juego o luz mínima, sellado por la mezcla de aire y aceite.

Son relativamente nuevos y, además, caros, aunque debido a su bajo desgaste, a

largo plazo son muy ventajosos.

Son muy silenciosos y proporcionan unos caudales de hasta 8 m3/min, junto con una

presión que oscila entre los 7 y los 14 bares.

El funcionamiento de estos compresores se basa en el giro de dos tornillos

helicoidales que comprimen el aire que ha entrado por el orificio de aspiración, y lo

expulsan hasta el orificio de salida.

Características:

Silencioso, pequeño, bajo costo.

Flujo continuo de aire.

Fácil mantenimiento.

Presiones y volúmenes moderados.

• Operación: Al girar los tornillos, el aire entra por la válvula de admisión con el aceite.

El espacio entre los labios es progresivamente reducido al correr por el compresor,

comprimiendo el aire atrapado hasta salir por la válvula de salida.


• En los compresores a tornillo húmedos los engranajes y tornillos son lubricados por

el aceite que actúa también como sello. Típicamente tienen filtros coalescentes para

eliminar el aceite del aire o gas comprimido.

• Los compresores a tornillo secos (“oíl-free”) requieren lubricación de sus engranajes,

cojinetes y/o rodamientos pero los tornillos operan en seco.

• Los tornillos normalmente operan en el régimen de lubricación límite y mixta mientras

los engranajes trabajan con lubricación hidrodinámica.

• Lubricante: Los compresores lubricados con inyección de aceite utilizan aceites R&O

(resistente a oxidación por lo que trabaja entre 80° C y 120° C y con aditivos contra la

corrosión) y aceites hidráulicos AW (antidesgaste). Los engranajes son lubricados por

salpicadura con aceite R&O. Típicamente utilizan viscosidades entre ISO 32 e ISO 68 de

acuerdo a la temperatura del ambiente, la velocidad de giro y el tamaño de sus tornillos y luz.

o El aceite tiene que tener una buena capacidad antiespumante y buenas características

de enfriamiento por la alta velocidad y temperatura de operación.

o El índice de viscosidad natural del aceite tiene que ser alto para evitar cizallamiento y

sellar los tornillos. Un aceite que utiliza muchos polímeros para mantener su índice de

viscosidad sufrirá más cizallamiento y no sellará tanto como uno con un índice natural

alto (grupo II, sintetizado o sintético tradicional).

o Los aceites hidráulicos (AW) formulados con aceite básico API grupo I no deberían ser

utilizados sobre 70° C por su oxidación. Caso contrario se tendrá que cambiar aceite

con mayor frecuencia y limpiar los residuos de oxidación, resinas y polímeros de las

superficies y cojinetes. Estos depósitos son muy difíciles de eliminar de los enfriadores

(intercambiadores de calor) del aceite.

o En sistemas que tienen cojinetes de plata no se debe usar aceites AW con aditivos

tradicionales de zinc y fósforo por el daño que hace el zinc a la plata.


COMPRESORES ROTATIVOS TIPO PALETAS

En el compresor rotativo a paletas el eje gira a alta velocidad mientras la fuerza centrífuga lleva

las paletas hacia la carcasa (estator) de afuera. Por la carcasa ovalada, continuamente entran y

salen por canales en su rotor. Este sistema es parecido a la bomba hidráulica a paletas como la

bomba utilizada en la dirección hidráulica del auto.

Por la excentricidad de la cámara, los compartimientos llenos de aire entre paletas se achican

entre el orificio de entrada y el de salida, comprimiendo el aire.

El lubricante sella las paletas en el rotor y contra el anillo de la carcasa.

Características:

Silencioso y pequeño.

Flujo continuo de aire.

Buen funcionamiento en frío.

Sensibles a partículas y tierra.

Fácil mantenimiento.

Presiones y volúmenes moderados.

• Los cojinetes del rotor trabajan en un régimen de lubricación hidrodinámica mientras

las paletas frotan sobre el anillo de la carcasa en lubricación hidrodinámica y límite.

• Por lo que mucho del régimen de lubricación es límite, se requiere aceite con aditivos

AW (antidesgaste) inyectado o pasado por conductos con el aire. Típicamente se usa

aceite hidráulico ISO (VG) 32, 46 o 68; aceite hidráulico SAE 10W; o aceite de motor.

Los aceites de motor tienen la ventaja que absorben la humedad y condensado para

llevarla con el aire, (evitando chupar agua decantada en el fondo) pero la desventaja

que un exceso de humedad puede causar la precipitación de sus aditivos o corrosión

si el compresor queda parado mucho tiempo con aceite contaminado.

• Adicionalmente a la necesidad de aditivos antidesgaste, se requiere un aceite de

buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, ya que estos compresores



pueden llegar a 200° C. Estas temperaturas requieren un índice de viscosidad natural

muy alto para mantener su viscosidad y evitar cizallamiento. Cualquier depósito de

barniz que resulta de la oxidación del aceite puede llenar las ranuras del rotor,

evitando el suave y seguro movimiento de las paletas.

• Por lo que la fuerza centrífuga gira las partículas de tierra hacia la carcasa y el anillo

(pista) de la carcasa, la vida útil depende mucho del filtro de aire, el grosor de la

película de aceite y la cantidad de aditivos AW.

• La lubricación es a pérdida. Este aceite va con el aire y por ende es ideal para

sistemas de lubricación a goteo, lubricación neumática, etc.

COMPRESORES DE MOVIMIENTO ALTERNATIVO TIPO PISTÓN:

El compresor a pistón es semejante al motor de combustión del auto y puede ser de

efecto simple para baja presión o doble para alta presión.

Los pistones, cojinetes y válvulas requieren lubricación.

Características:

Ruidoso y pesado.

Fluido de aire intermitente.

Funciona en caliente (hasta 220° C).

Necesita mantenimiento costoso periódico.

Alta presión con moderado volumen.


Son divididos en dos clases:

Los de efecto simple: Baja presión, normalmente usado en talleres para pintar,

soplar, inflar neumáticos, operar herramientas neumáticas, etc.

Los de efecto doble (Dúplex): Usados para altas presiones en sistemas de

compresión de gases a licuados, etc.

• Los cojinetes trabajan en el régimen de lubricación hidrodinámica, mientras los

pistones y las válvulas trabajan en el régimen de lubricación límite y mixta.

• Los compresores a pistón de efecto simple típicamente son lubricados por

salpicadura del cárter con aceites R&O o aceites hidráulicos con aditivos AW. Estos

aceites no deben tener detergentes/dispersantes (como tienen los aceites de motor)

por lo que estos aditivos absorban la humedad condensada y causan herrumbre. Los

aceites R&O e hidráulicos contienen aditivos demulsificadores que decantan el agua

en el fondo del cárter para poder ser drenado.

• Los compresores a pistón de doble efecto (Dúplex) típicamente tienen un sistema

doble de lubricación, utilizando aceites R&O para los cojinetes y aceites hidráulicos

AW sin cenizas para los pistones. Esto reduce la fricción en los cilindros donde ocurre

más de 75% de la fricción, mientras la larga vida del aceite R&O es aprovechado en la

lubricación hidrodinámica de los cojinetes.



o El uso de aceites de baja calidad en los cilindros causa depósitos de barniz y

carbonilla en las válvulas y ranuras de pistones, aumentando el mantenimiento.

o Por las temperaturas en estos cilindros que pueden llegar hasta 120° C, los

aceites utilizados deben tener alta resistencia contra la oxidación.

o Notamos que los aceites baratos vendidos aquí normalmente pasan las

pruebas de oxidación con solamente 2000 a 2500 horas, mientras los

sintetizados pasan con más de 5000 horas y los sintéticos con más de 8000

horas. Esto no solo representa más que el doble de vida útil para el aceite, si

no mayor limpieza, menos barniz, mayor lubricación, menor temperatura y

menos consumo de energía.


COMPRESOR RECIPROCANTE:

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por

desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia

adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara

(cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión

hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de

salida del cilindro. El cilindro, está provisto de válvulas que operan automáticamente

por diferenciales de presión, como válvulas de retención para admitir y descargar gas.

La válvula de admisión, abre cuando el movimiento del pistón ha reducido la presión

por debajo de la presión de entrada en la línea. La válvula de descarga, se cierra

cuando la presión en el cilindro no excede la presión de la línea de descarga,

previniendo de esta manera el flujo reverso.

Partes del compresor reciprocante:

a. Cilindro: es el recinto por donde se desplaza un pistón. Su nombre proviene de su

forma, aproximadamente un cilindro geométrico.

Los cilindros para compresores usados en el proceso industrial son separables desde

el armazón. Un requerimiento de API 618 es que los cilindros deben estar equipados

con camisas reemplazables (Referencia [2] Pág. 67). El propósito de las camisas es

proveer una superficie renovada. Esto salva el costo de un cilindro completo antes de

que se perfore por desgaste o ralladuras. Los cilindros son fabricados de una

selección de materiales para particulares presiones y gases. Generalmente estas son

fabricadas de fundición de hierro.

b. Pistón:


El pistón es una de las partes más simples, pero tiene la principal función de todas las

partes del compresor, que es trasladar la energía desde el cigüeñal hacia el gas que

se encuentra en los cilindros.

El pistón posee rines de aceite y de presión. Este tipo de pistón es flotante. La

designación y materiales usados para los pistones varían con la marca, el tipo, y

aplicación del compresor. Estos son designados acorde al diámetro del cilindro,

presión de descarga, velocidad de rotación del compresor, capacidad del compresor y

requerimiento de carga del pistón.

c. Anillos del pistónEn los compresores reciprocantes se emplean anillos de compresión, anillos de aceite

y anillos montantes. Los anillos de compresión se utilizan en todos los casos, mientras

que el empleo de los anillos de lubricación y de los montantes dependerá del tipo de

compresor y su servicio.

d. Empaquetadura del vástago del pistónLos compresores que poseen pistones de doble acción, que son impulsados por medio

de una cruceta al vástago del pistón, necesitan de un sellado en lado cigüeñal para

evitar fugas de presión del gas hacia el espaciador por eso se necesita una

empaquetadura.

En las empaquetaduras se emplean los mismos materiales que en los anillos de

pistón. La empaquetadura metálica puede permitir un desgaste del vástago de 0.15%

en el diámetro de la misma. El vástago debe estar endurecida a Rockwell C 40 y

esmerilada.

e. CrucetaLa cruceta es un embolo rígido que transmite el empuje de la biela hacia el pistón.

Esta se utiliza en compresores con pistones horizontales debido a que el peso del

pistón provocaría un gran desgaste en la parte inferior de la camisa si se uniera

directamente a la biela. Las crucetas se diseñan con perno flotante o perno fijo.

f. BielaLa biela esta sujetada al cigüeñal y a la cruceta, esta transmite el movimiento

alternativo desde el cigüeñal al pistón. La biela es normalmente construida

de aleaciones de acero y debe tener una dura y pulida superficie particular, donde está

en contacto con la empaquetadura en los cilindros de doble acción.

g. CigüeñalSe encuentra instalado dentro de la montura y es el elemento que transmite la

potencia del motor hacia las bielas.

h. Cojinetes:


La mayoría de los compresores utilizan cojinetes hidrodinámicos, el aceite entra al

cojinete a través de los agujeros de suministro, que van perforados estratégicamente a

lo largo de la circunferencia del cojinete que suministran y distribuyen formando una

película de aceite en el contacto entre las partes móviles y estacionarias.

i. Válvulas:Permiten la entrada y salida de gas al cilindro; en caso de cilindros de doble acción,

existen válvulas de succión a ambos lados del cilindro, mientras que en cilindros de

simple acción sólo se encuentran en un solo lado. Las válvulas pueden ser de placa,

lengüeta y la más aplicada para gas natural la de discos concéntricos.



Funcionamiento:

El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento

alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante

el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

1. Compresión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior,

comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la

presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen

cerrada.

2. Descarga, luego de que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la

presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto

superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de

succión permanece cerrada.

3. Expansión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto

superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o

expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a

la presión del vapor de succión (Ps).

4. Succión, luego de que la válvula de succión se abrió, que es un poco después del

punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistón se desplaza hasta el punto muerto

inferior, al final de la carrera de succión, la velocidad del pistón disminuye hasta cero,

igualándose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la

velocidad del pistón no exista tiempo material a que éste equilibrio se establezca); la

válvula de succión se cierra, la válvula de descarga permanece cerrada.


COMPRESORES SCROLL O DE ESPIRAS

Aunque estos compresores fueron patentados en 1905, no es

hasta los años 50 cuando la tecnología permite fabricarlos, ya

que para que estos compresores funcionen bien son necesarias

unas tolerancias de fabricación muy precisas.

Son muy alargados y caros. Probablemente sean los

compresores del futuro en las gamas de potencia media

Está formado por dos espiras, una fija y otra móvil de manera

que la móvil se va cerrando sobre la fija. La espira móvil va aspirando el gas y lo va

cerrando contra la otra espira y lo va comprimiendo.

El principio de funcionamiento:

El gas es aspirado entre las dos espiras (A), quedando atrapado como consecuencia

del giro de una de ellas (espira móvil) sobre la espira fija. Como consecuencia de esto,

el gas se va comprimiendo progresivamente en los espacios estancos formados entre

las espiras (B) y (C) hasta alcanzar la zona central (D) por donde sale del interior de

las espiras a alta presión hacia el circuito. En la figura siguiente tenéis un dibujo del

recorrido del gas a través del compresor.


Ventajas:

Ausencia de válvulas de aspiración y descarga, por lo que admiten golpes de líquido y

tienen bajo nivel sonoro y de vibraciones.

No arrastran casi aceite.

Tienen bajo par de arranque, ya que las presiones se igualan dentro del compresor

(llevan una válvula anti retorno en la descarga para que no se igualen las presiones en

el sistema. En ocasiones, esta válvula la llevan internamente).

Además del menor par de arranque, durante la marcha normal, también necesitan

menos potencia por lo que consumen menos y los motores son más potentes.

Menor número de partes móviles, y por tanto, menor desgaste.


Desventajas:

Son muy caros.

Aunque se dice que admiten golpes de líquido, esto es relativo, ya que si entra

líquido en el compresor no sufre riesgo de rotura mecánica, pero con el líquido

refrigerante se producen arrastres de aceite y si esto se repite continuamente,

acarrea problemas en la lubricación, que pueden llegar a dejar el cárter del

compresor sin aceite.

En los trifásicos, hay que comprobar las fases con un fasímetro, ya que deben

de girar en un sentido. Si giran en sentido contrario, saltarán las protecciones

térmicas. Así, a la hora de instalar un compresor de este tipo, si es monofásico

no se plantea este problema, ya que él automáticamente se pone a girar

correctamente, pero si es trifásico o se comprueban las fases con un fasímetro

o, se no se dispone de él como es habitual, se conectan las fases sin más.

Entonces si se ha conectado al revés el compresor parará debido al protector

térmico. Cuando se instala un Scroll trifásico, se debe estar pendiente de que

el sentido de giro sea el correcto. No obstante, si el compresor está conectado

con el sentido de giro cambiado emite un ruido extraño.

Como conclusión, señalar que estos compresores son el futuro debido a su bajo

consumo, el problema es que de momento son muy caros. Como consecuencia del

poco ruido y la práctica ausencia de vibraciones, se utilizan principalmente en aire

acondicionado. También se suelen encontrar en aplicaciones tándem (dos

compresores en paralelo).

Partes de un compresor Scroll:


II.- COMPRESORES DINAMICOS:

Los compresores dinámicos pueden ser Radiales (centrífugos) o de Flujo Axial. Una

de las ventajas que tienen ambas es que su flujo es continuo. Estos compresores

tienen pocas piezas en movimiento, reduciendo la pérdida de energía con fricción y

calentamiento.

COMPRESORES RADIALES (CENTRÍFUGOS)

Compresores científicos radiales: en estos compresores el flujo del gas es

esencialmente radial.

Estos componentes están constituidos por uno o más rodetes y un número de pasajes

divergentes fijos a la carcasa, denominados difusores, en donde el fluido es

desacelerado.

El principio de funcionamiento de estos compresores es el siguiente:

El gas a ser comprimido entra por el centro de una rueda giratoria provista con álabes

radiales (rodete o impulsor) los cuales lanzan el gas hacia la periferia mediante la

fuerza centrífuga.

Antes de ser guiado el gas hacia el centro del siguiente impulsor, se le hace pasar por

un difusor que transforma la energía cinética en presión.

La relación de compresión por etapas se determina en función de los cambios

de velocidad y densidad experimentados por el fluido.

Los compresores radiales se adaptan bien a la refrigeración intermedia en cada etapa

o a cada grupo de ellas, con lo cual el proceso se hace más isotérmico con la

consiguiente mejora de rendimiento. Los refrigeradores son más voluminosos debido a

que estos compresores son muy sensibles a la caída de presión.

Los compresores radiales por debajo de 4 bares de presión efectiva, normalmente no

se refrigeran.


Las velocidades de funcionamiento son altas en comparación con otros compresores:

Las unidades comerciales operan en su mayoría a unas 20.000 revoluciones por

minuto con fuerte tendencia a aumentar.

La capacidad mínima de un compresor centrífugo está limitada principalmente por el

flujo de la última etapa.

El rendimiento de los compresores dinámicos a una presión de trabajo de 7 bares no

es mejor que los de desplazamiento positivo, excepto en capacidades muy altas.

Una serie de paletas o aspas en un solo eje que gira, chupando el aire/gas por una

entrada amplia y acelerándolo por fuerza centrífuga para botarlo por el otro lado.

Funciona en seco. La única lubricación es de sus cojinetes o rodamientos

Régimen de lubricación es hidrodinámico.

La lubricación es por aceite de alta calidad R&O o Grasa.

Características:

El gas o aire sale libre de aceite.

Un flujo constante de aire.

Caudal de flujo es variable con una presión fija.

El caudal es alto a presiones moderadas y

bajas



Aquí podemos ver un compresor centrífugo en el enfriamiento del motor de un auto. A

la izquierda vemos su instalación antes de montar los ductos, y a la derecha con la

instalación final, canalizando el aire por los cilindros, el enfriador de aceite y las

culatas. El rodamiento es lubricado por grasa de alta calidad.


[1] Turbina del Compresor[2]entrada de gas(aire)

[3]Mezcla comprimida que va hacia los cilindros[4]Eje o flecha, o que debe mantenerse lubricado; con aceite que le llega

del motor[5]cubierta de la turbina[6]Turbina el cargador

[7]Salida de gases, hacia el sistema exterior[8]Cubierta del compresor[9]Rodaje balero o cojinete[10]soporte del compresor


COMPRESORES DE FLUJO AXIAL

Estos compresores se caracterizan porque el flujo sigue la dirección de su eje.

El compresor está formado por filas alternadas de álabes móviles y álabes fijos. Los

álabes móviles se encuentran dispuestos radialmente en su rotor, mientras que los

fijos son solidarios al estator.

Tanto los álabes fijos como los álabes móviles tienen forma aerodinámica el conjunto

de una fila de álabes móviles y otra de álabes fijos es denominada “etapa”.

El principio de funcionamiento de estos equipos es el siguiente: los álabes móviles

imparten velocidad y presión al fluido al girar el rotor, luego en los álabes fijos

la velocidad es convertida en presión por expansión, de manera similar a como ocurre

en los compresores radiales.

El incremento de presión por etapa es por lo general relativamente pequeño; por ello

para obtener relaciones de compresión altas, se requiere de un considerable número

de etapas.

Mientras que los compresores radiales suministran prácticamente flujo a

presión constante dentro de un amplio rango de caudales, los compresores axiales

presentan una característica de caudal constante para presiones variables.

Los compresores axiales, debido a su pequeño diámetro funcionan a

mayor velocidad que los radiales para un mismo trabajo. Generalmente el incremento

es de un 25%.

Con la excepción de los compresores utilizados en los motores de aviación, la relación

de compresión máxima para cada unidad queda limitada a 6.

Ello es debido a la dificultad de realizar la refrigeración entre etapas. Normalmente son

utilizadas para capacidades superiores a 65m3/seg. y presiones efectivas hasta el 14

bar.


Algunas aplicaciones típicas de los compresores axiales se muestran a continuación:

MANEJO DE AIRE MANEJO DE OTROS GASES

Combustión para turbinas a gas.

Túneles de viento.

Altos hornos.

Ventilación.

Agitación de aguas residuales.

Craqueo catalítico.

Enfriamiento del gas para

reactores atómicos.

Petroquímica.

Transporte del gas natural.

El aire comprimido se utiliza para la operación de máquinas y herramientas, taladrar,

pintar, soplar hollín, en transportadores neumáticos, en la preparación de alimentos, en la

operación de instrumentos y para operaciones en el sitio de uso (por ejemplo, combustión

subterránea) las presiones van desde 25 psig (172 kpa)hasta 60000 psig (413,8 kpa). El

empleo más frecuente es a presiones de 90 a 110 psig, que son los límites de la presión

normal en casi todas las fábricas.

Contiene una serie de aspas rotativas en forma de abanico que aceleran el gas de un

lado al otro, comprimiéndolo. Esta acción es muy similar a una turbina.

Funciona en seco. Solo los cojinetes requieren lubricación.

Régimen de lubricación de cojinetes y engranajes es hidrodinámica.

Requiere aceite R&O de alta calidad para soportar los ejes en régimen hidrodinámica

sin formar depósitos ni cizallar.

Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores y

estatores que llevan acoplados una serie de álabes. Entre rotor y rotor se coloca un

espaciador, el cual permite que se introduzca un estator entre ambos. Estos

espaciadores pueden ser independientes o pertenecer al rotor. Cada disco de rotor y

estator forman un escalón de compresor. En el rotor se acelera la corriente fluida para

que en el estator se vuelva a frenar, convirtiendo la energía cinética en presión. Este

proceso se repite en cada escalón. En algunos compresores se colocan en el cárter de

entrada unos álabes guía, los cuales no forman parte del compresor, pues solo

orientan la corriente para que entre con el ángulo adecuado.


Características:

Gas/Aire libre de aceite.

Flujo de aire continuo.

Presiones variables a caudal de flujo fijo.

Alto caudal de flujo. Presiones moderadas y

bajas.

Estructura:

ROTOR ESTATOR

Rotor de tambor.

Rotor de disco.

Estator de pieza única. Estator de dos piezas. Anillos independientes.



EYECTORES-TERMOCOMPRESOR

Podemos mencionar que el principal uso de los inyectores se a dirigido hacia la

compresión de gases desde una presión inferior a la atmosférica hasta un valor

ligeramente superior a esta.

Una variante a los inyectores son los eyectores en donde el fluido principal y el

secundario son diferentes. En muchas aplicaciones industriales donde se dispone el

vapor, este se utiliza como fluido principal para comprimir aire u otros gases.

Un eyector es esencialmente una bomba fluido-fluido que no tiene pistones,

válvulas, rotores ni otras piezas móviles y funciona por transferencia de impulso

del fluido primario (alta presión) al fluido secundario aspirado (baja presión).

El principio operativo básico de un eyector es convertir la presión en velocidad.

Esto ocurre mediante una expansión adiabática de vapor motriz a través de una

tobera convergente / divergente desde la presión motriz hasta la presión

aspiración. El resultado es una velocidad supersónica a la salida de la tobera.

Generalmente se alcanzan velocidades de Mach 3 o 4.

En operación, el vapor motriz se expande hasta una presión por debajo de la

presión de aspiración. Esto crea una depresión que introduce la carga de

aspiración en el eyector. El vapor motriz a alta velocidad se mezcla con el caudal

aspirado. Según esta mezcla entra en el difusor convergente / divergente, la


velocidad se transforma en presión. La sección convergente del difusor reduce la

velocidad, en la garganta del difusor se produce el choque de presión y en la

sección divergente del difusor se aumenta el área transversal al flujo y la

velocidad va convirtiéndose en energía de presión.

Los sistemas de eyectores pueden operar en un intervalo muy amplio de

condiciones, desde cargas muy ligeras hasta cargas por encima del valor de

diseño. Un sistema de eyectores debe adaptarse de forma estable a todas las

condiciones de operación que puedan anticiparse. Resulta esencial para una

operación estable la determinación en el diseño de las cargas de no

condensables y ligeros.

CARACTERISTICAS APLICACIONES Son bombas fluido dinámicas que

permiten alcanzar medio y altos

vacíos.

Carecen de partes móviles.

No precisan mantenimiento.

Trabajan con todo tipo de fluido.

Fiabilidad en el funcionamiento

durante años.

Instalación en cualquier posición.

Producción de medio y alto vacío.

Recompresion de vapor y

extracción de gases.

Aspiración de líquidos, soluciones,

lodos, etc.

Mezcla y agitación.

Saturación de vapor.


TURBOCOMPRESORES

Un turbocompresor o también llamado turbo es un sistema de sobrealimentación que

usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella,

un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar

en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diésel.

En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de

la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia

máxima para una cilindrada dada, un modelo turbo cargado pagaría menos impuestos

que un motor no turbo cargado de la misma potencia.

Funcionamiento:

En los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste

en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión, en cuyo eje

se fija un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de

pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor

presión.

Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, después

de ceder gran parte de su energía interna (mecánica + térmica) a la misma.


https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbocharger.jpg

El aire entra al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario

negativo de un aumento de la temperatura más o menos considerable. Este efecto se

contrarresta en gran medida con un enfriador (intercooler).

Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad

de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica,

obteniéndose más par motor en cada carrera útil (carrera de expansión) y por lo tanto

más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento

de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los

diésel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, siempre entra aire

en exceso al ser por inyección el suministro de combustible al cilindro, por ello es en

este tipo de motores en donde se ha encontrado su máxima aplicación

(motor turbodiésel).

Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una

presión máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los

1,5 bar (21,75 psi). En motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares

dependiendo de si el motor es gasolina o diésel.

Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de

escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor

cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango

de trabajo del turbo, a diferencia de otros compresores de admisión, como los

sistemas con compresor mecánico (volumétrico), en donde el compresor es accionado

por una polea conectada al cigüeñal.


Funcionamiento en distintos tipos de motores:

Motores diésel

En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor

diésel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto

significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor (rpm) entra mucho

más aire en un cilindro diésel.

Por otra parte, y esto es lo más importante, las presiones alcanzadas al final de la

carrera de compresión y sobre todo durante la carrera de trabajo son mucho mayores

(40 a 55 bares) que en el motor de ciclo Otto (motor de gasolina) (15-25 bares). Esta

alta presión, necesaria para alcanzar la alta temperatura requerida para la auto-

inflamación o auto-ignición del gasóleo, es el origen de que la fuerza de los gases de

escape, a igual régimen, cilindrada unitaria y carga requerida al motor sea mucho

mayor en el diésel que en la gasolina.

Motores a Gasolina

En épocas recientes la sobrealimentación en motores a gasolina se ha visto más

difundida como una técnica para sacar provecho de los motores de baja cilindrada.

Esto con el fin de no mermar el desempeño a raíz de las exigencias de consumos más

reducidos. casi siempre es similar el funcionamiento que en los motores diesel,sin


https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbo_charger_with_wastegate.jpg

embargo aquí la sobrealimentación juega un papel muy importante debido a que debe

ser realizada de manera precisa con cantidades exactas con márgenes de error de +/-

0.50 cm/3 ,en este caso al haber una mariposa en el múltiple de admisión de aire se

debe regular la proporción de aire y combustible en el sistema de inyección así como

calcular el valor de la relación de compresión con el fin de maximizar el desempeño y

mejorar el consumo. Indirectamente estos motores pueden funcionar a mayor altitud

sin tener una merma significativa de potencia.

asimismo se requiere calibrar el momento de la actuación del turbocompresor debido

al retardo de este mismo(Turbo-Lag) generalmente esto se da por que la actuación del

mismo depende de la velocidad a la que se expulsan los gases de escape los cuales a

su vez dependen de las RPM del mismo motor, casi siempre el mismo tendrá un

desempeño optimo en regímenes de rango medio (de 3000 a 5500 rpm) a su vez

también esto depende de la presión de soplado del mismo que en automóviles

comunes casi siempre es calibrada en unos pocos bares o psi, mientras que en

vehículos de competencia siempre dependerán de más PSI o Bares debido a las

exigencias mayores las cuales pueden variar, los vehículos de Rally por ejemplo en

ocasiones deben depender de placas restrictoras en el mismo turbo para mantener

una cifra de potencia pareja, además de mecanismos especiales que mantengan el

mismo girando a tope sin importar el ralentí o la carrera del acelerador esto con el fin

de que se tenga la potencia necesaria tanto en HP. Como en Torque lo cual a su vez

causa esas llamativas llamaradas y explosiones de los mismos vehículos así como su

tono característico de motor.

Su funcionamiento se percibe con un silbido agudo que indica que la misma parte

principal está girando de acuerdo a la velocidad de los gases de escape, a su vez en

algunos motores al dejar de acelerar se puede distinguir un siseo similar al de los

frenos de aire de un camión símbolo de que el turbo vuelve a un giro lento acorde al

Ralentí del motor.

Las marcas que implemento turbocompresores en motores de reducida cilindrada en

manera más frecuente al principio del Siglo XXI fueron las pertenecientes al Grupo

Volkswagen posteriormente desarrollaron sistemas que implementarían la

combinación de la carga estratificada de combustible y a su vez una combinación de

Turbocompresor y supe cargador que permite obtener una potencia relativamente alta

sin sacrificar el consumo de combustible pues el segundo puede funcionar al principio

ya que se impulsa por el mismo motor.

Posteriormente más marcas automotrices se sumaron al concepto, entre ellas Ford

quienes desarrollaron para la mayoría de sus motores tanto grandes como pequeños y


en casi todos sus modelos los llamados Motores Ecoboost esto con el mismo fin de

obtener más potencia sin gastar más combustible del necesario a la vez que se

reducen las emisiones.

Intercooler

El aire, al ser comprimido, se calienta y pierde densidad; es decir, en un mismo

volumen tenemos menos masa de aire, por lo que es capaz de quemar menos

combustible y, en consecuencia, se genera menos potencia. Además, al aumentar la

temperatura de admisión aumenta el peligro de detonación, picado, o autoencendido y

se reduce la vida útil de muchos componentes por exceso de temperatura, y

sobreesfuerzos del grupo térmico.

Para disminuir esta problemática se interpone entre el turbocompresor y la admisión

un "intercambiador de calor" o "intercooler". Este sistema reduce la temperatura del

aire, con lo que se aumenta la densidad de éste, que se introduce en la cámara de

combustión.

En el lado negativo, los intercambiadores de calor provocan una caída de presión, por

lo que se disminuye la densidad del aire, aunque en muchos casos es necesario

instalar uno para evitar la detonación o auto ignición.

Existen tres tipos de intercoolers:

1. Aire/aire: en estos el aire comprimido intercambia su calor con aire externo.

2. Aire/agua: el aire comprimido intercambia su calor con un líquido que puede

ser refrigerado por un radiador o, en algunas aplicaciones, con hielo en un

depósito ubicado en el interior del coche.

3. Criogénicos: se enfría la mezcla mediante la evaporación de un gas sobre un

intercambiador aire/aire.


Demora de respuesta:

Los motores provistos de turbocompresor padecen de una demora mayor en la

disposición de la potencia que los motores atmosféricos (NA-Normal Aspiration o

Aspiración Normal) o con compresor mecánico, debido a que el rendimiento del

turbocompresor depende de la presión ejercida por éste. En esta demora influyen la

inercia del grupo (su diámetro y peso) y el volumen del colector entre la turbina y la

salida de los gases de escape del cilindro.

Un turbo cargador no funciona de igual manera en distintos regímenes de motor. A

bajas revoluciones, el turbo cargador no ejerce presión porque la escasa cantidad de

gases no empuja con suficiente fuerza. Un turbocompresor más pequeño evita la

demora en la respuesta, pero ejerce menos fuerza a altas revoluciones. Distintos

fabricantes de motores han diseñado soluciones a este problema.

Un "biturbo": es un sistema con dos turbocargadores de distinto tamaño. A bajas

revoluciones funciona solamente el pequeño, debido a su respuesta más rápida, y

el grande funciona únicamente a altas revoluciones, ya que ejerce mayor presión.

Un "biturbo en paralelo" o "twin turbo": es un sistema con dos turbocargadores

pequeños de idéntico tamaño. Al ser más pequeños como si fuera un

turbocargador único, tienen una menor inercia rotacional, por lo que empiezan a

generar presión a revoluciones más bajas y se disminuye la demora de respuesta.

Un "turbocargador asimétrico" consiste en poner un solo turbocargador pequeño

en una bancada (la delantera en el motor V6 colocado transversalmente) dejando

la otra libre. La idea no es conseguir una gran potencia, sino que la respuesta sea


rápida. Este sistema fue inventado por el fabricante sueco Saab y utilizado en

el Saab 9-5 V6.

Un "biturbo secuencial": se compone de dos turbocargadores idénticos. Cuando

hay poco volumen de gases de escape se envía todo este volumen a un

turbocompresor, y cuando este volumen aumenta, se reparte entre los dos

turbocargadores para lograr una mayor potencia y un menor tiempo de respuesta.

Este sistema es utilizado en el motor Wankel del Mazda RX-8.

Un "turbocargador de geometría variable" (VTG): consiste en un

turbocompresor que tiene un mecanismo de "aletas" llamadas álabes móviles que

se abren y cierran haciendo variar la velocidad de los gases de escape al entrar en

la turbina. A menor caudal de gases de escape (bajas revoluciones) se cierra el

paso entre los álabes provocando que los gases aumenten la velocidad al entrar

en la turbina; a mayor caudal (altas revoluciones) necesitamos más paso y estos

se abren. Esto nos permite tener una presión de trabajo muy lineal en todo el

régimen de trabajo del turbocargador. En motores diésel es muy común pero en

motores de gasolina solo Porsche ha desarrollado un turbo que soporta más de

1000 °C en el modelo Porsche 911 turbo (2007).

También Mazda, tiene un prototipo de turbo eléctrico.1 El sistema eléctrico del coche

no puede dar suficiente caudal para el motor a altas revoluciones, pero sí a bajas; así

ambos se complementan. Con baja carga y revoluciones, la ayuda eléctrica permite un


rápido aumento de presión y después la turbina puede suministrar toda la potencia

para comprimir el aire. Este sistema ahorra mucha más energía que combinándolo con

un compresor mecánico movido por el motor.

Evolución del turbocompresor:

La filosofía de aplicación de los turbocompresores ha ido cambiando: desde priorizar la

potencia a altas revoluciones a priorizar que el coche responda bien en todo el

régimen de giro de uso.

La válvula llamada waste-gate evita presiones excesivas que dañen el motor.

La waste-gate o válvula de descarga es la que regula que cantidad de gases de

escape que se fugan del caracol de escape del turbo directamente hacia el escape del

vehículo mediante la apertura de la válvula, de esa forma a más gases fugados menos

presión de turbo, con la válvula cerrada se alcanza la máxima presión del turbo al

pasar todos los gases de escape por el caracol.

La dump valve o válvula de alivio (también llamada blow off) abre una fuga en el

conducto de admisión cuando se deja de acelerar para que la presión generada por la

enorme inercia del turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la

brusca des-aceleración de la turbina, alargando su vida útil.


Ventajas de usar un turbocompresor:

Permite aumentar la potencia de un motor, sin la necesidad de hacer mayores

cambios.

Contribuye al rescate de la energía, ya que usa como medio propulsor los gases

de escape del motor.

Añade poco volumen y peso al motor, lo que permite encajarlo a un vehículo sin

modificaciones externas.

Debido a que depende de la presión entre los gases de escape y el medio

ambiente se auto-ajusta a cualquier altitud sobre el nivel del mar.

Permite reducir el consumo de combustible empleado(esto obteniendo más

energía por litro de combustible)


SISTEMAS NEUMÁTICOS

1.1. Introducción a la neumática

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, según la los gases ideales.

Los sistemas neumáticos se utilizan en todos los tipos de instalaciones de montaje y fabricación. La fuente de acción neumática repetitiva es ideal para herramientas como taladros, martillos y cinceles. Este sistema también se instala para mover elementos en las líneas de montaje y en las instalaciones de mantenimiento, tales como garajes y hangares de aviones.

1.2. Producción y tratamiento de aire comprimido

El aire comprimido, por el hecho de comprimirse, comprime también todas las impurezas que contiene, tales como polvo, hollín, suciedad, hidrocarburos, gérmenes y vapor de agua. A estas impurezas se suman las partículas que provienen del propio compresor, tales como polvo de abrasión por desgaste, aceites y aerosoles y los residuos y depósitos de la red de tuberías, tales como óxido, residuos de soldadura, y las substancias hermetizantes que pueden producirse durante el montaje de las tuberías y accesorios.

Estas impurezas pueden crear partículas más grandes (polvo +aceite) por lo que dan origen muchas veces a averías y pueden conducir a la destrucción de los elementos neumáticos. Es vital eliminarlas en los procesos de producción de aire comprimido, en los compresores y en el de preparación para la alimentación directa de los dispositivos neumáticos. Por otro lado, desde el punto de vista de prevención de los riesgos laborales, el aire de escape que contiene aceite puede dañar la salud de los operarios y, además, es perjudicial para el medio ambiente.


Compresor

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

Presostato

El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.

Válvula anti retorno

Las válvulas anti retorno, también llamadas válvulas de retención tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en circulación -bien sea gaseoso o líquido- en un sentido y dejar paso libre en el contrario. Tiene la ventaja de un recorrido mínimo del disco u obturador a la posición de apertura total


https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

https://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

Deposito

Acumula el aire comprimido que se produce en el compresor y permite acondicionar el aire a los valores de temperatura y presión requeridos por la instalación neumática, controlándolos con el termómetro y el manómetro situados sobre el mismo. También dispone de una válvula limitadora de presión que expulsa el aire a la atmosfera si la presión supera un valor prefijado.

Filtro

Impide que las partículas de suciedad que hayan podido entrar junto con el aire en la instalación, así como los que se producen por el desgaste de las tuberías puedan dañar los diferentes elementos del circuito. En el filtro se condensa también el vapor de agua existente en el aire, permitiendo que llegue limpio y seco a los elementos de trabajo.

Actuador

Los elementos de trabajo o actuadores se sitúan al final del recorrido del circuito y tienen como finalidad transformar en energía mecánica la presión que les comunica el aire comprimido. En los circuitos neumáticos, los actuadores que se emplean son los cilindros y motores neumáticos.

Cilindros neumáticos.

Son actuadores que realiza un movimiento de tipo lineal. El aire a presión entra en el interior del cilindro empujando el embolo y el vástago unido a él. El recorrido externo del vástago es el que se aprovecha para efectuar diferentes tipos de trabajos.

1.2.2. Preparación de aire comprimido El proceso puede clasificarse en tres fases. La eliminación de partículas gruesas, el secado y la preparación fina del aire.

En el compresor, el aire se calienta, por lo que es necesario montar un equipo de refrigeración del aire inmediatamente detrás del compresor. El aumento de temperatura en el calentamiento viene dado por la siguiente fórmula:

Siendo:

T1 = temperatura del aire de entrada al compresor en grados kelvin.

T2 = temperatura del aire a la salida del compresor en grados kelvin.

P1 = presión del aire a la entrada del compresor en bar.

P2 =presión del aire a la salida del compresor en bar.


k = 1,38 a 1,4

La refrigeración de se consigue en compresores pequeños, con aletas de refrigeración montadas en los cilindros que se encargan de irradiar el calor y en los compresores mayores, un ventilador adicional, que es la cual el calor o bien en caso de potencias muy grandes con un sistema de refrigeración por circulación de agua en circuito cerrado o abierto.

Si no se utiliza un compresor exento de aceite el aire contendrá una mezcla comprimida de aire y aceite y partículas gruesas que debe extraerse mediante un separador (deposito acumulador situado a la salida del compresor).

A continuación, el aire de secarse para conseguir que su punto de rocío sea bastante inferior a la temperatura mínima que se va a tener a lo largo del año en el ambiente de trabajo donde están los equipos neumáticos. El secado tiene lugar en el filtro secador, siendo los procedimientos usuales el secado por frío, el de absorción, el de membrana y el de adsorción. En el método de secado por frío o de refrigeración, del aire disminuye por efecto de un agente refrigerante formándose condensado y disminuyendo así el contenido de agua del aire.

En el secado por adsorción, la humedad es absorbida y se disuelve en una sustancia química. La sustancia química es una solución salina a base de NaCl que se consume a razón de un kilogramo de sal por cada 13 kg de condensado, por lo que debe reponerse constantemente.


Con este sistema, se alcanza un. De condensación máximo de -15 °C. Otros agentes refrigerantes son glicerina, ácido sulfúrico, tiza deshidratada y sal de magnesio y hiperacidificado.

Los secadores de membrana están compuestos por un haz de fibras huecas permeables al vapor y que está rodeada por aire seco derivado del aire que ya fue sometido al proceso de secado. El secado se produce por la diferencia parcial de presión entre el aire húmedo en el interior de las fibras huecas y el flujo en sentido contrario del aire seco. Con este método se


alcanzan puntos de condensación de hasta -40 °C (punto de rocío del aire comprimido). Las fibras huecas son de material exento de silicona y están cubiertas de una ínfima capa que forma la superficie de la membrana. Las membranas pueden ser porosas que impiden el paso de agua y aceite y homogéneas que sólo permiten el paso del vapor de agua. El aire de enjuague al proceder del proceso de secado representa un consumo importante de aire que reduce el rendimiento del secador. Estos secadores se utilizan preferentemente en tramos parciales de la red o en sus puntos finales. En el proceso de secado por adsorción, las fuerzas moleculares induce el enlace de las moléculas del gas o del vapor. El agente secante es un gel que también se consume, aunque puede regenerarse. Según el tipo de agente secador que se utilice, se alcanzan puntos de condensación de hasta -70 °C.

1.2.3. Acumulador de aire comprimido

Tiene la finalidad de almacenar el aire comprimido que proporciona el compresor. Su fin principal consiste en adaptar el caudal del compresor al consumo de la red. Debe cumplir varios requisitos; entre ellos: una puerta para inspección interior, un grifo de purga, un manómetro, válvula de seguridad, válvula de cierre, e indicador de temperatura. Puede colocarse horizontal o verticalmente, pero a ser posible alejado de toda fuente calorífica, para facilitar la condensación del vapor de agua procedente del compresor.

Sus funciones en una instilación de aire comprimido son:

• Amortiguar las pulsaciones del caudal de la salida de los compresores.


• Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de manera continua, sino intermitente.

• Hacer frente a las demandas punta del caudal sin que se provoquen caídas de presión. Por lo general los depósitos son cilíndricos de chapa de acero. Los factores que influyen en el dimensionamiento de los depósitos son el caudal del compresor (mínimo debe tener 1/10 el volumen entregado en un minuto por el compresor, en hidráulica deben ser mínimo 3 veces mayor que el caudal), las variaciones de demanda, y la refrigeración.

2.3. Elementos de un sistema neumático

En todo sistema neumático se pueden distinguir los siguientes elementos:

· Elementos generadores de energía. Tanto si se trabaja con aire como con un líquido, se ha de conseguir que el fluido transmita la energía necesaria para el sistema. En los sistemas neumáticos se utiliza un compresor, mientras que en el caso de la hidráulica se recurre a una bomba. Tanto el compresor como la bomba han de ser accionados por medio de un motor eléctrico o de combustión interna.

· Elemento de tratamiento de los fluidos. En el caso de los sistemas neumáticos, debido a la humedad existente en la atmósfera, es preciso proceder al secado del aire antes de su utilización; también será necesario filtrarlo y regular su presión, para que no se introduzcan impurezas en el sistema ni se produzcan sobrepresiones que pudieran perjudicar su funcionamiento. Los sistemas hidráulicos trabajan en circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer de un depósito de aceite y también, al igual que en los sistemas neumáticos, deberán ir provistos de elementos de filtrado y regulación de presión.

· Elementos de mando y control. Tanto en sistemas neumáticos como en hidráulicos, se encargan de conducir de forma adecuada la energía comunicada al fluido en el compresor o en la bomba hacia los elementos actuadores. ·

Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar la energía del fluido en movimiento, en trabajo útil. Son los elementos de trabajo del sistema y se pueden dividir en dos grandes grupos: cilindros, en los que se producen movimientos lineales y motores, en los que tienen lugar movimientos rotativos.


1. VENTILADORES

a. DEFINICIÓN:

Un ventilador es una turbomáquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento.Un ventilador es una máquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Podemos definirlo como una turbomáquina que transmite energía para generar la presión necesaria con la que mantener un flujo continuo de aire.

Un ventilador consta en esencia de un motor de accionamiento, generalmente eléctrico, con los dispositivos de control propios de los mismos: arranque, regulación de velocidad, conmutación de polaridad, etc. y un propulsor giratorio en contacto con el aire, al que le transmite energía. LEYES DE LOS VENTILADORESLas curvas características de los ventiladores siguen ciertas leyes, llamadas «leyes de los ventiladores», que permiten determinar cómo varían caudal, presión y potencia absorbida por el ventilador al variar las condiciones de funcionamiento. Nosotros aplicamos estas leyes en el caso de la variación de velocidad de giro del ventilador: El caudal es proporcional a la relación de velocidades:

Mediante las relaciones anteriores podemos conocer los valores que toman las diferentes variables para diferentes regímenes de giro del ventilador. Variando la velocidad de éste podemos conseguir que el caudal y la presión se ajusten a las necesidades de cada momento. Debemos tener muy en cuenta de las curvas características de los ventiladores están siempre realizadas a las máximas revoluciones posibles. La regulación sólo se puede realizar disminuyendo la velocidad de giro del ventilador.


b. CLASIFICACIÓN DE LOS VENTILADORES

Los ventiladores han venido clasificándose de muy diferentes

maneras y no es extraño que un mismo aparato puede aceptar dos,

tres o más denominaciones. Es bastante común adoptar la

designación atendiendo a alguna de sus características adaptadas al

caso que se está tratando. Aquí vamos a ofrecer la siguiente:

ATENDIENDO A SU FUNCIÓN:

i. VENTILADORES DE CHORRO Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas o cosas.Son de uso domestico

ATENDIENDO A LA TRAYECTORIA DEL AIRE

i. Ventiladores transversales:La trayectoria del aire en el rodete de estos ventiladores es normal al

eje tanto a la entrada como a la salida, cruzando el cuerpo del mismo

ii. Ventiladores helicocentrífugos :fabricados en material plástico, con elementos acústicos (estructura interna

perforada que direcciona las ondas sonoras, y aislamiento interior

fonoabsorbente que amortigua el ruido radiado) (1), cuerpo-motor desmontable

sin necesidad de tocar los conductos, juntas de goma en impulsión y descarga

para absorber las vibraciones, caja de bornes externa orientable 360º, IP44,

motor 230V-50Hz, de 2 velocidades, regulables por variación de tensión, Clase B,


rodamientos a bolas de engrase permanente, condensador (2) y protector

térmico

iii. Ventiladores de baja presión: Se llaman así a los que no alcanzan los 70 Pascales. Suelen ser

centrífugos y por autonomasia se designan así los utilizados en

climatizadores.

iv. Ventiladores de mediana presión

Si la presión está entre los 70 y 3.000 Pascales pueden ser

centrífugos o axiales


v. Ventiladores de alta presión :

Cuando la presión está por encima de los 3.000 Pascales.

Suelen ser centrífugos con rodetes estrechos y de gran diámetro .

vi. Ventiladores estándar Son los aparatos que vehiculan aire sin cargas importantes de

contaminantes, humedad, polvo, partículas agresivas y

temperaturas máximas de 40º si el motor está en la corriente de

aire.


vii. CENTRÍFUGOS

Consiste de un arrollamiento o cubierta metálica, la rueda de un soplador y las aletas de entrada. En la medida que el volante gire sobre su eje, se crea un área de baja presión en el centro del volante .El aire pasa a través de las aletas de la rueda del soplador y es jalado por medio de una fuerza centrífuga a través de la descarga del soplador. Lamayoría de los sopladores tienen ruedas con aletas para girar en lasdirecciones de frente y reversa, estas aletas tienen una cierta curvatura. Los sopladores centrífugos, se usan en sistemas de aire forzado de baja presión y algunos de media y alta presión.Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes:

1. álabes curvados hacia adelante,

2. álabes rectos

3. álabes inclinados hacia atrás/curvados hacia atrás

Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante

(también se llaman de jaula de ardilla) tienen una hélice o rodete con las álabes curvadas en el mismo sentido que la dirección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Además, como su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su característica caudal-presión

Fig. Ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia delante, radiales y atrás


Los ventiladores centrífugos radiales

tienen el rodete con los álabes dispuestas en forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador. En este tipo 'de ventiladores la velocidad periférica es media y se utilizar en muchos sistemas de extracción localizada que vehicular aire sucio o limpio

Fig. Triángulos de velocidades a la salida para los distintos rodetes centrífugos

Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás

tienen un rodete con las álabes inclinados en sentido contrario al de rotación. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una característica de consumo de energía del tipo "no sobrecargable". En un ventilador "no sobrecargable", el consumo máximo de energía se produce en un punto próximo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energía menor. La forma de los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:


viii. flujo axial

Estos contienen una rueda con un soplador que trabaja como una turbina de rueda que se encuentra montada sobre un eje con sus ejes paralelos al flujo del aire .El volante o rueda gira a alta velocidad. Los motores de este soplador y de los otros tipos, son eléctricos y son los que proporcionan la potencia mecánica para accionar la rueda

Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices.

Los ventiladores helicoidales Se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: alabes de disco para ventiladores sin ningún conducto; y álabes estrechas para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mmcda). Sus prestaciones están muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeño incremento de la presión provoca una reducción importante del caudal.

Los ventiladores tubulares Disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodiná mico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. generalmente no disponen de ningún mecanismo para ende rezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mmcda).

Los ventiladores tubulares Con directrices tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico (ala portante) montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice. En comparación con los otros tipos de ventiladores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mmcda). Están limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio


1. Los sopladores de desplazamiento positivo

en los cuales un elemento rotatorio desplaza un volumen fijo con cada revolución. Los sopladores de desplazamiento positivo son requeridos para crear una cantidad predecible de gases químicos de manejo de flujo con varias propiedades, talescomo gases inflamables, corrosivos, peligrosos, de alta presión y de altatemperatura

Los sopladores de lóbulos:van desde muy pequeños, para compresores producidos en serie, desde unos2ft3/min., hasta los más grandes, paraunos 20000 PCMS. Se usan principalmente como sopladores de baja presión, que comprimen el aire o gases desde la presión atmosférica hasta 5 a 7 psig y ,algunos hasta 25 psig, en tipos especiales. El más antiguo y conocido es el soplador de lóbulos, en el cual dos o tres rotores en forma de ·8· se acoplan entre sí y se impulsan con engranes de sincronización montados en cada eje.

2. Sopladores de paletas de desplazamiento positivo o fijo:Los sopladores de paletas de desplazamiento fijo pueden tener uno o varios elementos de bombeoEstá formado por un elemento compacto que contiene el rotor, las paletas, el anillo del estator y los discos del cabezal. El conjunto se puede extraer con facilidad sin necesidad de desmontar la bomba del circuito hidráulico.

3. EXTRACTORES:

a. Extractores helicoidales: Son aptos para mover grandes caudales de aire con baja presión. Son de bajo rendimiento. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica

b. Extractores eólicos: Este es un sistema de ventilación mecánico que opera a través de extractores o aireadores los cuales funcionan con la energía del viento en el exterior de la cubierta aprovechando el diferencial de temperaturas externa e interna al edificio.Al colocar un determinado número de extractores eólicos sobre el techo de un inmueble, se genera un proceso continuo de circulación de aire. El aire más caliente, que en condiciones normales se acumula en la parte superior del interior de la edificación, es succionado por los extractores (los cuales son impulsados por el viento exterior) y desplazándolo hacia afuera. Este vacío es compensado naturalmente por la entrada de aire fresco en la parte inferior del edificio a través de ventanas, puertas, portones, rejillas de ventilación, etc.Este proceso permanente de circulación de aire permite mejorar las condiciones de habitabilidad del edificio eliminando no solo el calor excesivo sino también la humedad, los olores, vapores, humos y demás elementos perjudiciales que puedan estar contenidos en el ambiente del edificio dependiendo de su usoLa velocidad de este proceso de circulación está dada por el caudal de aire viciado que es desplazado de la edificación y reemplazado por aire fresco en


un cierto período de tiempo. Así se da lugar al término cantidad de renovaciones por hora que no es otra cosa que el número de veces que el volumen de aire contenido en el interior de la edificación es reemplazado en una hora. Los extractores estén colocados correctamente en la parte más alta posible de la cubierta

BENEFICIOS DE LOS EXTRACTORES EÓLICOS

Renueva constantemente el aire interior de su ambiente (24 horas al día).

Reduce la carga térmica generada por el proceso productivo.

Eleva los índices de confort térmico : equilibra las temperaturas interna/externa (a la sombra).

Remueve la polución suspendida en el aire.

Reduce la humedad interior de su ambiente.

Genera un ambiente agradable que propicia un mayor índice de productividad.

Proporciona un ambiente más benigno para la conservación de los elementos estructurales de la edificación, de los insumos y mercancías.

Totalmente ecológico, no consume energía eléctrica.

Contribuye a la reducción del consumo de energía en Aires Acondicionados ubicados en el área de influencia.

No produce ruidos.

Ayuda a preservar la buena salud de las personas que laboran en su zona de influencia.

Representa una excelente relación costo/beneficio. Totalmente impermeables.


EXTRACTORES TIPO HONGO:

Renuevan constantemente el aire interior de su ambiente en poco tiempo gracias a su capacidad de mover grandes volúmenes de aire, logrando así disminuir la temperatura, extraer la polución y polvillo y gases suspendido en aire Beneficio:

Eleva el confort térmico Equilibra las temperaturas internas y externas Proporciona un ambiente más benigno para la conservación de los

elementos estructurales de edificación.

Extractores tipo Venturi:

1. El extractor de Venturi extrae 2.500 Mts3 hora, el extractor de Turbina extrae 2.100 Mts3 hora.

2. El extractor de Venturi no requiere mantenimiento ya que no gira permanentemente, solo se orienta a favor del viento, por ende no desgasta los rodamientos como lo hace el de Turbina.

3. No se le entra el roció del agua ya que la cabeza es totalmente impermeable.


4. El extractor de Venturi esta apoyado por un motor que opera automáticamente solo cuando las condiciones de viento no son favorables lo que lo hace 100% confiable, el extractor de Turbina no opera si no hay viento en la zona.5. El extractor de Venturi tiene espacio para acondicionar cualquier tipo de filtro que requiera la autoridad ambiental. 6. El extractor de Venturi en caso de incendio tiene la capacidad de evacuar los gases rápida y automáticamente, extractor de Turbina no tiene esa capacidad.7. El extractor de Venturi adaptado como equipos contra incendio que incluye un sensor de humo adicional al de temperatura, para evacuar los gases en caso de una conflagración, se puede solicitar reducción a la compañía de seguros en el costo del amparo de la prima de incendio.8. El costo del extractor de Venturi se puede descontar el 100% de la renta liquida, por mejoramiento del ambiente Estatuto tributario Art. 158 2 vea la información completa al respecto siguiendo este enlace


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INFORME TERMO