Hay muchos tipos diferentes de compresores, como compresores scroll, compresores alternativos, compresores de tornillo rotativo y compresores centrífugos, pero todos hacen lo mismo: comprimir aire.
Pero, ¿cómo funcionan exactamente los compresores de aire? ¿Cómo se comprime el aire de forma diferente según el tipo de compresor? ¿Y cuál es el problema, de todos modos?
Comencemos con la última consulta y abordémosla.
El tamaño de la corriente de aire depende del uso previsto del aire comprimido. La presión, la velocidad y la calidad del aire circundante son los más importantes de estos factores. Todos los compresores comprimen aire de manera similar, pero los procedimientos específicos que cada tipo sigue para hacerlo son únicos. El tipo de compresor que necesita está determinado en parte por el propósito para el que se utilizará el aire comprimido, ya que las variaciones antes mencionadas pueden limitar los valores prácticos para diversas dimensiones de la corriente de aire que crean.
La primera pregunta puede revisarse ahora que comprendemos mejor por qué es importante el tipo de compresor. Pero antes de entrar en eso, examinemos rápidamente de dónde obtienen su energía los compresores de aire.
Fuentes de energía primaria de los compresores
El aire comprimido se puede utilizar para alimentar una amplia variedad de herramientas e instrumentos, pero el compresor en sí necesita energía para funcionar. Los compresores normalmente obtienen energía de las siguientes fuentes:
Los compresores exteriores más pequeños suelen funcionar con motores de gasolina. Normalmente, su producción es inferior a 50 cfm (1,4 m3/min), que se mide en pies cúbicos por minuto. Se transportan en la mano (a menudo en un enorme contenedor con ruedas estilo maleta).
Los compresores más grandes utilizados en entornos al aire libre, como en la construcción comercial, suelen funcionar con motores diésel. Se incluyen los compresores que están instalados permanentemente y no se pueden conectar a un tomacorriente. El combustible diésel tiene más energía por volumen que la gasolina, lo que hace que los motores diésel consuman más combustible.
Los compresores que se utilizan en interiores funcionan con motores eléctricos y sus aplicaciones van desde tareas de bricolaje hasta operaciones industriales a gran escala, como la fabricación en fábricas. La energía monofásica se utiliza normalmente para compresores domésticos y talleres pequeños, mientras que la energía trifásica se utiliza para talleres más grandes y actividades industriales.
Comprimir aire: los fundamentos
La admisión, la compresión, el almacenamiento integrado, el enfriamiento integrado y la descarga son las etapas principales de la compresión de aire, aunque no todos los compresores requieren almacenamiento o enfriamiento integrado.
1. ingesta
El primer paso en el proceso de comprimir aire es, por supuesto, aspirar aire. Una válvula de entrada de aire permite que aire exterior ingrese al compresor durante el proceso de admisión.
Por lo general, se instala un filtro antes de la válvula de entrada de aire para proteger el compresor de la suciedad y el polvo.
2. Compresión
Luego, el aire comprimido sale de la cámara de compresión.
• Cuando se comprime el aire, la energía cinética de la fuente de energía se transforma en energía potencial.
Cuando lleguemos a los tipos de compresores, veremos más de cerca cómo cada tipo de compresor logra esto, pero por ahora, sepa que hay dos ideas básicas que sustentan a todos los compresores.
Desplazamiento
Los compresores utilizan desplazamiento positivo o desplazamiento dinámico (a veces llamado desplazamiento no positivo) para exprimir el aire en un volumen más pequeño.
• Compresores que utilizan desplazamiento positivo para exprimir más aire de un espacio determinado.
• Desplazamiento en movimiento Los compresores (también conocidos como desplazamiento no positivo) son dispositivos que elevan la presión atmosférica aumentando las velocidades del aire (y por lo tanto su energía cinética) y luego ralentizándola nuevamente.
Compresores lubricados con aceite versus compresores sin aceite
Todos los compresores, independientemente del método empleado, están lubricados con aceite o sin aceite.
• Los compresores lubricados con aceite (también conocidos como compresores inundados de aceite) utilizan aceite en la cámara de compresión para diversos fines, incluidos lubricación, sellado y enfriamiento. La compresión del aire tiene como consecuencia la introducción de una pequeña cantidad de aceite en el aire. Dependiendo del objetivo final, es posible que este no sea el mejor uso del aire comprimido.
• Cuando no se utiliza aceite en la cámara de compresión, como en los compresores sin aceite (también conocidos como compresores sin aceite), no se libera aceite al flujo de aire.
Sin embargo, eso no descarta la posibilidad de que se utilice aceite en cualquier aspecto del mecanismo de compresión (los rodamientos, por ejemplo, requieren aceite para funcionar eficazmente).
3. Almacenamiento integrado
Después de la compresión, algunos compresores dirigen el aire comprimido directamente a un tanque receptor incorporado (también conocido como tanque de almacenamiento o tanque de aire).
Se analizarán en detalle los tipos de compresores, al igual que muchas de las aplicaciones del almacenamiento integrado. Sin embargo, hay dos explicaciones válidas en todos los ámbitos.
• Los compresores con un ciclo de trabajo limitado, a diferencia de un ciclo de trabajo continuo, incluyen almacenamiento incorporado para garantizar que el aire esté siempre disponible, incluso durante el mantenimiento.
• Para tener acceso al aire mientras operan a capacidad reducida, los compresores modulantes (compresores con controles que permiten operar a capacidad reducida) incorporan almacenamiento.
Tenga en cuenta que los compresores modulantes no son lo mismo que aquellos con un ciclo de trabajo limitado.
• Los compresores con un ciclo de trabajo limitado se apagarán si se dejan encendidos por mucho tiempo. (Si bien no es así como funcionan los compresores comerciales e industriales a gran escala, es típico de los compresores más pequeños utilizados en hogares y talleres).
• Los compresores modulantes pueden funcionar continuamente, si es necesario, pero también pueden reducir su producción para ahorrar energía durante períodos de baja demanda.
4. Aire Acondicionado Integral
Cuando se exprime el aire, genera calor. Aunque no es necesario enfriar el aire antes de descargarlo del compresor, la mayoría de los compresores eléctricos trifásicos y ciertos compresores diésel (de cualquier tipo) cuentan con postenfriadores incorporados para hacerlo.
Los separadores de agua se instalan en compresores con postenfriadores para recolectar la humedad que se condensa de la corriente de aire enfriado.
5. Descarga
Después de pasar por una serie de secadores y filtros (por ejemplo, aire para instrumentos en una planta de fabricación), el aire se libera a través de la válvula de descarga y se envía en su camino.
Comprimir aire con varios compresores
Todos los compresores de aire funcionan de manera similar, aunque existen diferencias significativas en los detalles más finos. Echemos un vistazo rápido a cómo funcionan cuatro métodos de compresión ampliamente utilizados y cómo eso afecta las tareas esenciales.
1. Compresores para Scrolls
Los compresores exentos de aceite y de desplazamiento positivo se conocen como compresores scroll.
Compresión
Un compresor scroll tiene dos espirales que se entrelazan para comprimir aire. El diseño puede requerir que ambos rollos giren en tándem o que uno permanezca estacionario. No se requiere aceite porque los pergaminos se mantienen separados en todo momento.
Dado que los compresores scroll se mueven de forma continua e ininterrumpida, los compresores scroll funcionan silenciosamente, con una vibración mínima y sin producir ningún pulso en el flujo de aire.
El mayor flujo de aire que puede manejar un compresor scroll es un inconveniente importante. Aunque en teoría un compresor scroll puede ampliarse indefinidamente, su límite práctico (al menos en términos de producción eficiente de aire) está determinado por el diámetro de los scrolls requeridos. Su caudal máximo es el más bajo de todos los tipos de compresores discutidos aquí.
Memoria integrada
Los compresores scroll no necesitan almacenamiento incorporado a menos que utilicen modulación, ya que producen aire sin pulsos y sin aceite.
2. Compresores rotativos de vórtice
Los compresores alternativos lubricados con aceite o sin aceite (también conocidos como compresores de pistón) son compresores de desplazamiento positivo.
Compresión
La cámara de compresión de un motor de automóvil es una buena analogía con un compresor alternativo. Mientras el pistón se mueve hacia arriba, se forma un vacío que permite que entre aire en la cámara de compresión. El aire se comprime y se expulsa de la cámara durante el recorrido descendente. Algunos diseños utilizan dos etapas de compresión, en las que el aire triturado en la primera etapa se comprime aún más en la segunda etapa, para alcanzar de manera eficiente presiones más altas y volúmenes más grandes.
Los compresores de pistón son los más ruidosos de los tipos de compresores analizados aquí, similar al sonido del motor de un automóvil.
El suave movimiento de los pistones es esencial para su continua eficiencia. Deben lubricarse, permitiendo que una pequeña cantidad de aceite se libere al aire, o recubrirse con un material que minimice la fricción.
El aire que sale de la cámara tiene un "pulso" en lugar de un flujo y una presión constantes porque la compresión se produce sólo durante la mitad del ciclo de trabajo.
Memoria integrada
Los compresores alternativos siempre necesitan almacenamiento integrado, incluso cuando no usan aceite, porque su mecanismo de compresión provoca un pulso en la corriente de aire. Al extraer aire del tanque receptor en lugar de de la cámara de compresión, se puede mantener un flujo y una presión constantes en la corriente de aire.
3. Compresores de tornillo que giran
Los compresores de tornillo rotativo lubricados con aceite o sin aceite son compresores de desplazamiento positivo.
Compresión
Los compresores que utilizan tornillos rotativos tienen dos tornillos helicoidales (rotores) con lóbulos en toda su longitud. Comprimir el aire implica forzarlo de un volumen mayor a uno menor a medida que viaja a lo largo de los lóbulos del compresor. Al igual que con los compresores recíprocos, algunos diseños emplean dos etapas de compresión para alcanzar de manera eficiente presiones más altas y volúmenes más grandes.
Se introduce una pequeña cantidad de aceite en la corriente de aire, aunque esto es insignificante en los compresores de tornillo lubricados con aceite porque el fluido utilizado para sellar los espacios entre los rotores también permite que un rotor impulse al otro.
Los compresores de tornillo sin aceite eliminan la necesidad de fluido al depender de sincronizaciones con tolerancias extremadamente estrechas entre los lóbulos del rotor.
La rotación continua de los rotores da como resultado un flujo de aire constante sin fluctuaciones perceptibles. Los compresores de este tipo son más silenciosos que los alternativos, aunque no tan silenciosos como los compresores scroll.
Memoria integrada
El hecho de que un compresor de tornillo rotativo esté lubricado o inundado de aceite determina si requiere o no almacenamiento integral.
• Para reciclar parte del aceite que se pierde en el proceso de compresión, los compresores de tornillo inundados de aceite requieren un almacenamiento incorporado en forma de tanque receptor.
• Debido a que no hay aceite que recuperar, los compresores de tornillo sin aceite no requieren almacenamiento incorporado a menos que empleen modulación.
4. Compresores de tornillo rotativo
Los compresores centrífugos no requieren aceite debido a su diseño de desplazamiento dinámico.
Compresión
Para el impulso inicial de la velocidad del aire, los compresores centrífugos dependen de un impulsor que gira rápidamente. Luego, el aire pasa a través de un difusor, donde se reduce su velocidad y aumenta su presión. Dado que no es necesario engrasar la corriente de aire, no se realiza en la cámara de compresión. Se genera aire constantemente mientras el impulsor gira, por lo tanto, no hay pulsaciones ni presión en el flujo de aire.
Memoria integrada
A menos que se utilice modulación, el almacenamiento integral no es necesario para los compresores centrífugos porque producen aire sin pulsos y sin aceite.
Investigue antes de realizar una compra
Si bien la familiaridad con el funcionamiento del compresor ayuda a reducir los modelos potenciales, hay otros factores en los que pensar, como la eficiencia energética, los costos de mantenimiento, el tiempo de actividad esperado, etc. Elija el compresor ideal para sus necesidades con la ayuda de la experiencia de su distribuidor local.
