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Compresores
Los compresores son
máquinas especialmente diseñadas y
construidas para aumentar la presión en los gases. Lo mas
común es que se comprima aire, pero en la industria es frecuente
la necesidad de comprimir otros gases.
Durante la compresión casi todos los gases generan calor, si la
compresión es rápida este calor se traduce en un aumento
notable de la temperatura del gas. La temperatura final del gas al
comprimirse depende de la relación de compresión, es
decir la relación entre la presión final después
de comprimido y la presión inicial del gas antes de la
compresión y de la velocidad de la compresión. Una
compresión lenta, dará tiempo a que el calor generado
pueda disiparse y el incremento de temperatura casi no puede notarse.
Este fenómeno del calentamiento, reviste especial importancia
cuando se comprimen gases que pueden descomponerse con la temperatura,
para los cuales puede, hasta sobrevenir una explosión.
Cuando la presión final que quiere lograrse es muy alta, la
compresión
se realiza en varias etapas, con el consecuente enfriamiento del gas
entre las etapas para minimizar el efecto del calentamiento.
Los compresores están dotados de sistemas de enfriamiento, a fin
de mantener el nivel de temperatura de la máquina dentro de
rangos seguros, tanto para el proceso, como para la máquina
misma.
Cuando se comprimen gases muy oxidantes como el oxígeno, los
compresores no pueden utilizar aceites combustibles, son
máquinas secas, cuyas partes móviles se apoyan en
cojinetes de teflón.
Hay muchos tipos de compresores, los mas comunes son:
- Compresores a pistones.
- Compresores helicoidales.
- Compresores de hélice.
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Compresores a pistones
Figura 1
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En el esquema de la
izquierda (figura 1) se muestra el esquema de un compresor de
émbolo
típico. Es en esencia una máquina con un mecanismo pistón-biela -manivela.
Todos los compresores son accionados por alguna fuente de movimiento
externa. Lo común es que estas fuente de movimiento sean
motores, lo mismo de combustión
como eléctricos. En la industria se mueven compresores
accionados por máquinas
de
vapor
o turbinas.
En este caso, cando la manivela gira, el émbolo desciende y crea
vacío en la cámara superior, este vacío
actúa sobre la válvula de admisión (izquierda), se
vence la fuerza ejercida por un resorte que la mantiene apretada a su
asiento, y se abre el paso del aire desde el exterior para llenar el
cilindro.
El propio vacío, mantiene cerrada la válvula de salida
(derecha). |
Figura 2
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Durante la carrera de
descenso, como puede verse en el esquema de la izquierda (figura 2)
todo el cilindro se llena de aire a una presión cercana a la
presión
exterior.
Luego, cuando el émbolo comienza a subir, la válvula de
admisión se cierra, la presión interior comienza a subir
y esta vence la fuerza del muelle de recuperación de la
válvula de escape (figura 3), con lo que el aire es
obligado a salir del cilindro a una presión algo superior a la
que existe en el conducto de salida.
Obsérvese que el cuerpo del cilindro está dotado de
aletas, estas aletas, aumentan la superficie de disipación de
calor para mejorar la transferencia del calor generado durante la
compresión al exterior. |
Figura 3
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Excepto en casos
especiales, en el cuerpo del compresor hay aceite para lubricar
las partes en rozamiento,
así
como
aumentar el sellaje de los
anillos del émbolo con el cilindro. Este aceite no existe en los
compresores de tipo médicos, usados en la respiración
asistida, debido a que siempre el aire de salida contiene cierta
cantidad de él o sus vapores. |
Compresores
helicoidales
Los compresores
helicoidales se utilizan para manipular grandes volúmenes de
gases. Las presiones de trabajo de estos compresores no son tan altas
como los de émbolo.
La figura 4 muestra el esquema de uno de estas máquinas.
Están constituidos por dos cuerpos helicoidales (como dos
tornillos) que rotan perfectamente sincronizados debido a el uso de una
transmisión de engranes de uno al otro. Por uno de los tornillos
entra el movimiento al compresor.
Las roscas elaboradas en los tornillos están hechas con gran
exactitud, de manera que la holgura entre ellas es prácticamente
nula aunque no llegan a tener contacto. También el cuerpo donde
están colocados los tornillos está fabricado con gran
exactitud y practicamente no hay espacio entre el diámetro
exterior de los tornillos y el cuerpo.
Cuando los tornillos giran, apresan el gas contenido entre las roscas y
el cuerpo en el lado de la succión y lo dirigen en la
dirección del avance de la rosca para salir forzadamente por el
otro extremo.
Para mejorar la hermeticidad de estas máquinas es
práctica común el uso de una niebla de aceite inyectada
en la entrada del gas, este aceite es luego separado del gas en la zona
de alta presión con el uso de filtros especiales.
En la figura 5 muestra una vista mas completa.
Compresores de
hélice
Los compresores de
hélice se usan para la manipulación de grandes
volúmenes de gases a relativas bajas presiones siendo
máquinas que hacen el trabajo contrario de las turbinas. Una aplicación
típica de un compresor de hélice se encuentra en los sobrecargadores
de los motores de
combustión interna.
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Figura 4
Figura 5
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