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Compresores de gases

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.

Contenido del artículo
Compresores a pistones
Compresores helicoidales
Compresores de hélice



Compresores a pistones

esquema
Figura 1

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).
esquema
Figura 2

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.
esquema
Figura 3

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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Compresor helicoidal
Figura 4


vista

Figura 5