Aire comprimido: ventajas, tipos de compresores y accesorios

Ventajas del aire comprimido

  • Generación económica: La generación de aire comprimido puede considerarse sin limitaciones cuando la materia prima no representa un costo directo.
  • Fácil distribución: No precisa recuperación o recolección compleja.
  • Acumulación sencilla: Es fácil de acumular en tanques o depósitos.
  • Compatibilidad ambiental: No interfiere directamente con el medio ambiente cuando se maneja correctamente.

Aspectos significativos en la selección de un compresor

  • Caudal o desplazamiento: Generalmente expresado en m3/min.
  • Tipo de impulsión: Eléctrica, turbina, motores de combustión interna, etc.
  • Condiciones de descarga: Sin aceite, refrigerados, secos, etc.
  • Nivel de presión de funcionamiento: Presión de trabajo requerida por la instalación.

Tipos de compresor

Compresor de desplazamiento

Se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se lo comprime incrementando la presión directamente y reduciendo el volumen del gas. Objetivo: altas presiones y bajo volumen desplazado.

Compresor dinámico

Aplica el mismo principio en que el aire es aspirado por un lado y comprimido por aceleración y transferencia de energía (por ejemplo, en turbinas). Consecuencia: aceleración de más aire en la turbina.

Compresor a pistón

Su funcionamiento comienza con la fase de aspiración (carrera descendente), en la que se abre la válvula de admisión automáticamente y el aire ingresa y llena la cavidad del cilindro. En la fase de compresión (carrera ascendente), el pistón se desplaza hacia arriba reduciendo el volumen (comprime), y se abre automáticamente la válvula de descarga permitiendo la salida del flujo comprimido a las líneas de distribución.

Compresor de diafragma

Su funcionamiento es similar al émbolo, pero con una membrana que se interpone entre el aire y el pistón, aumentando la superficie útil y evitando que el aceite de lubricación entre en contacto con el aire, proporcionando aire limpio.

Compresor a paletas

Está constituido por un rotor excéntrico que gira dentro de un cárter cilíndrico; las paletas se apoyan en las paredes para mayor hermeticidad y, a su vez, comprimen el aire introducido. Necesitan lubricación para las partes móviles, reduciendo el rozamiento de las paletas y también para refrigerar el aire.

Funcionalidad del aceite y partes
  • Mejorar la estanqueidad — cárter
  • Reducir el rozamiento — rotor excéntrico
  • Refrigerar el aire — paletas
  • Otras partes: cilindro

Compresor de tornillo

Su funcionamiento consiste en dos rotores helicoidales paralelos que giran en un cárter. El rotor macho (4 entradas) conectado al motor arrastra al rotor hembra (6 entradas). La velocidad que gira el primer tornillo se transmite al segundo; en su rotación el pistón se introduce en la camisa desplazando el aire axialmente, disminuyendo su volumen y aumentando su presión. Cuando el pistón se llena por un lado se descarga por el otro. Los rotores no entran en contacto, por lo que el desgaste y la lubricación son mínimos; esto se logra gracias a un juego de engranajes externos que mantienen el sincronismo de giro y evitan que los rotores se presionen entre sí.

Partes
  • Dos rotores helicoidales: rotor macho (4 entradas) y rotor hembra (6 entradas)
  • Juego de engranajes
  • Cárter

Compresores Roots

Su funcionamiento se basa en la introducción de más volumen de aire del que puede salir del contenedor; como no modifican el volumen del aire aspirado, lo transportan del lado de aspiración al de compresión sin comprimirlo durante el recorrido.

Partes
  • Dos rotores con forma de álabes
  • Estator
  • Juego de engranajes externos

Compresor radial

Se basa en la fuerza centrífuga y consta de un rotor centrífugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando el aire en sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en sentido radial; el aire se comprime contra las paredes de la cámara.

Compresor axial

Consiste en una serie de rodetes consecutivos con álabes que comprimen el aire de forma progresiva.

Dispositivo de aire comprimido (acumulador)

Su función es estabilizar el suministro de aire comprimido, compensando las oscilaciones de la red.

Objetivos
  • El acumulador refrigera adicionalmente, por lo que se desprenden las condensaciones que se forman.
Funciones principales
  • (a) Asegurar consumos considerables de energía para afrontar picos de consumo que superen la capacidad del sistema.
  • (b) Contribuir al enfriamiento y la disminución de velocidad, actuando como separador de condensados y aceite.
  • (c) Amortiguar pulsaciones originadas por compresores alternativos.
  • (d) Permitir la regulación de las diferencias entre el caudal generado y el consumido.

Accesorios

Válvula de seguridad

Cumple la función de liberar la presión en caso de fallo. Debe estar regulada a no más del 10% por encima de la presión de trabajo. Deberá ser capaz de liberar el total del caudal generado por el compresor y contar con un accionamiento manual para verificar su funcionamiento.

Presostato

Es un dispositivo que abre y cierra un circuito eléctrico en función del cambio de un valor de presión prefijado en un circuito neumático. También se lo conoce como interruptor de presión.

Determinación de la capacidad de los compresores

  1. Consumo específico de herramientas o equipos que consumen aire comprimido en n.m3/min.
  2. Multiplicar dichos consumos por el coeficiente de utilización (tiempo del equipo funcionando con relación al tiempo total de un ciclo de trabajo) o por el porcentaje de tiempo utilizado por hora.
  3. Sumar dichos resultados.
  4. Agregar entre un 5% y un 10% al valor computado para totalizar las pérdidas por fugas en el sistema.

Distribución de aire comprimido

  • Trazar la tubería de preferencia lo más corta y recta posible, evitando cambios bruscos de dirección, reducciones de succión, curvas cerradas, piezas en T, etc., con el objetivo de producir una menor pérdida de carga.
  • Montar la tubería de forma aérea para facilitar la inspección y mantenimiento; evita las turbulencias subterráneas.
  • Permitir variaciones de longitud por dilatación térmica sin deformaciones ni tensiones.
  • Prever la utilización de filtros, reguladores y lubricadores (FRL) en las tomas de servicio.

Post-enfriamiento (aire-aire y agua-agua)

Se utiliza para reducir la temperatura del aire comprimido y eliminar gran parte del porcentaje de agua y aceite (entre un 70% y 80% aproximadamente). Consta de un radiador en el cual el aire comprimido es enfriado por el flujo de aire o agua.

Secadores

Secador por absorción

Efectúa el secado mediante un absorbente sólido de elevada porosidad (sílice, carbón activo). Esta sustancia se satura y debe ser regenerada periódicamente por medio de una de las dos torres gemelas: mientras una está en funcionamiento, la otra se está regenerando.

Secador por adsorción

Efectúa el secado utilizando pastillas secantes de composición química y granulado sólido altamente higroscópico, que van reteniendo el vapor de agua contenido en el flujo a secar. Deben reemplazarse periódicamente.

Secador frigorífico

El aire comprimido que entra al secador se preenfría en el intercambiador aire-aire y seguidamente se introduce en el evaporador, donde se enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío deseado. El agua condensada se separa y se evacua por la purga automática. Después, el aire vuelve al intercambiador aire-aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada.

El principio del circuito frigorífico: el compresor del circuito frigorífico aspira vapor de agua refrigerante a baja presión procedente del evaporador; seguidamente el gas es bombeado por el compresor hacia el condensador, donde se enfría mediante el aire ambiente impulsado por el motoventilador.

Partes: filtro mecánico, acumulador de energía, filtro refrigerante, motoventilador, intercambiador aire-aire, separador de condensado.

Secador centrífugo

Funciona haciendo pasar el aire comprimido a través de un deflector direccional centrífugo que establece en el aire un sentido de rotación dentro del equipo; esto crea una fuerza centrifuga que obliga a las partículas líquidas e impurezas a adherirse a las paredes del separador y depositarse en la parte inferior, siendo luego eliminadas por medio de una purga.

Filtro

Consta esencialmente de un deflector centrífugo en su parte superior cuyo objetivo es crear dentro del vaso un movimiento sincrónico del aire, generando una fuerza centrífuga que actúa sobre las pequeñas gotas del condensado y las partículas, obligándolas a adherirse a las paredes del vaso para depositarse. En la parte inferior se encuentra el elemento filtrante, que retiene las partículas sólidas que contiene el aire. Debajo de este hay una pantalla que impide que la turbulencia del aire genere el arrastre del condensado, evitando que se empaste.

Funciones de los reguladores de presión

  • Evitan pulsaciones y fluctuaciones de presión.
  • Mantienen una presión de trabajo estable.
  • Evitan un consumo excesivo.
  • Independizan los equipos instalados.
Funcionamiento básico del regulador

Su función comienza cuando ingresa el aire (presión de línea) en la boca de entrada; este es contenido por una válvula de cierre que se mantiene cerrada por la acción de un resorte. La perilla de ajuste actúa sobre un tornillo que abre o cierra la válvula. A través de orificios se comunica la cara inferior de la membrana con el resorte, lo que provoca el descenso o ascenso del tornillo. Al consumirse el aire de la zona la presión tiende a disminuir y el pistón (o diafragma) asciende; junto con el tornillo abre la válvula permitiendo el paso del aire y restaurando la presión a la valor regulado.