Davuxo: mayo 2015

Volkswagen de México

Volkswagen Instituto

David Salazar Flores

N.C. 828803 Especialidad: Mecatrónica 4

INFORME: "Compresores Neumáticos"

Generación 2013-B Instructor: Xavier Rodríguez

Fecha: Lunes 18 de Mayo de 2015.

COMPRESORES NEUMATICOS

INDICE:

   o Objetivo
   o Desarrollo
- Definición y Funcionamiento
- Clasificación de Compresores
o Compresor de Embolo Oscilante
--- Compresor de Pistón
--- Compresor de Membrana
o Compresor de Embolo Rotativo
--- Compresor Rotativo Multicelular o de Paletas
--- Compresor de Tornillo Helicoidal de dos ejes
--- Compresor de Husillo o Roots
o Turbo Compresor
--- Compresor Radial
--- Turbo Compresor Axial
- Mantenimiento de Compresores
   o Resumen
   o Mapa Mental
   o Formulario de Preguntas
   o Bibliografía

OBJETIVO

El Aire Comprimido debe se tratado adecuadamente para evitar que los elementos actuadores se dañen y nuestro sistema Neumático funcione adecuadamente y lo haga durante mucho tiempo; reduciendo así, los paros en los procesos (pérdidas monetarias) y evitar accidentes de fatales consecuencia. El objetivo de este informe, es presentar y explicar los diferentes tipos de Compresores que en la actualidad existen, su clasificación, su funcionamiento y finalmente la manera correcta de hacer mantenimiento a los compresores; pues muchos sistemas Neumáticos no suelen fallar por los actuadores o controladores, sino por el mal tratamiento de este y por ende, tener un Compresor Neumático en malas condiciones.

Los tipos de Compresores y sus formas que se explican a continuación son:

1. Compresor de Embolo Oscilante.

2. Compresor de Embolo Rotativo.

3. Turbo Compresor.

Empecemos ;)

DESARROLLO

Compresores. Definición y Funcionamiento.

Un compresor es una máquina que esta construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los 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.
Los Compresores son amplia mente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

Son parte importante de muchos sistemas de refrigeración tales como el que se encuentran cada refrigerador casero y en infinidad de sistemas de aire acondicionado.
Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
Se encuentran en el interior de muchos "Motores de Avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento.
Generan gases comprimidos para la red de alimentación de sistemas neumáticos; los cuales mueven fabricas completas.

Símbolo de Compresor Compresor

Clasificación de Compresores

Según las exigencias de presión de trabajo y caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de compresores. Los diferentes tipos de Compresores se dividen según su principio de funcionamiento, ya sea de generación Alternativa o Rotativa", como lo explica el siguiente Mapa Conceptual.

Clasificación de los tipos de Compresores

COMPRESOR DE EMBOLO OSCILANTE:

Es el tipo de compresor más utilizado en la industria; pues unas de sus ventajas son que es barato y robusto. Es adecuado para comprimir en presiones bajas, medias y altas; ya que puede comprimir desde a un Bar hasta 6 o 7 Bares. Los mas grandes pueden entregar Caudales superiores a los 500m3/min. Necesita de una buena lubricación para un correcto funcionamiento y produce un gran calentamiento del aire.

Compresor de Pistón: Su proceso al comprimir el aire es sencillo, un eje desplaza a un émbolo de formar alternativa. En la primera fase que es la de Aspiración, en émbolo se desplaza hacia abajo succionando aire del exterior; llenando una cavidad en el pistón. La segunda fase que es la de Compresión, el eje desplaza al émbolo hacia arriba; comprimiendo y reduciendo el volumen del gas y lo impulsa hacia la línea de distribución. Utiliza dos válvulas antirretorno para que el aire que ingresa al pistón, son se escape al momento de comprimir, y al momento de succionar el aire ya comprimido y enviado a la línea de distribución, no retorne a la cavidad o pistón.

Compresor Sencillo

Para alcanzar presiones de aire mayores, es necesario tener un compresor doble. Este compresor realiza un comprimido previo por el primer émbolo y después es enviado a un sistema de refrigeración para reducir la temperatura y por ende el volumen. Posteriormente, ese aire es enviado a un segundo émbolo para aumentar la presión hasta en un 60% mas.

Compresor doble (mayores presiones)

Compresor de Membrana: En este tipo de Compresores, hay una membrana que se interpone entre la cámara donde se comprime el aire y el pistón; de forma que se logra aumentar la superficie útil de trabajo. Su proceso es similar al de pistón en cuanto las etapas de compresión, pero normalmente no superan los 30m3/h de caudal. El movimiento es obtenido del motor que acciona una biela excéntrica comunicada al pistón. Este movimiento genera desplazamiento en vaivén con carreras cortas generando el proceso de succión y compresión. Como el aceite de lubricación no entra en contacto con el aire; este tipo de compresor proporciona un aire mas limpio, siendo adecuados para el empleo en industrias químicas, farmacéuticas, alimenticias y hospitales.

Compresor de Membrana

COMPRESOR DE EMBOLO ROTATIVO
Este tipo de compresores, utilizan las leyes de la Dinámica de fluidos. Transforman la energía cinética de un fluido en energía de presión. Consiste en un émbolo que esta animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.

Compresor Rotativo Multicelular o de Paletas: Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y salida. El rotor esta provisto de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el Rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter y debido a la excentricidad el volumen de las células varia constantemente. Las ventajas de este compresor, es que son de dimensiones reducidas, funcionamiento silencioso, caudal uniforme y sin sacudidas. Puede generar grandes cantidades de aire, pero con impurezas de aceite; por lo que es mayormente usado en empresas en donde la limpieza del aire no es de gran importancia, pues aparte el aceite pulverizado en aire, ayuda a lubricar las válvulas y elementos de control y potencia.

Compresor Multicelular o de Paletas

Compresor de Tornillo Helicoidal de dos ejes:

Este tipo de compresor, utiliza dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo que impulsan de un lado hacia otro el aire aspirado axialmente. Los tornillos de tipo helicoidal, engranan con sus perfiles y de este modo, se logra reducir el espacio de que dispone el aire. Esta situación genera un aumento de la presión interna del aire y además, por la rotación y el sentido de las hélices, es impulsado hacia el extremo opuesto. Entrega aire con menos presencia de aceite que en que genera el de Paletas. Se utiliza un mecanismo de transmisión externo para sincronizar el movimiento de los tornillos; pues estos no deben de tocarse entre si, para evitar el desgaste de los mismos. Entrega Caudales y presiones de 600 a 40 000m3/h y a 25 Bar.

Compresor de Tornillos

Compresor de Husillo o Roots:

Este tipo de compresores, lleva el aire de un lado a otro; pero sin que el volumen sea modificado. En estos, el Caudal varia aproximadamente en proporción lineal con la velocidad de rotación, obteniendo un grado de sobrealimentación bastante constante en el rango normal de funcionamiento. Esta compuesto por dos rotores, cada uno con de dos lóbulos, de sección parecida a un OCHO, y los rotores están acoplados por dos engranajes y giran a la misma velocidad; pero en sentidos opuestos. Una de las ventajas, es que puede proporcionar una gran caudal, siendo mayormente utilizados en empresas que requieren soplar, mover gran cantidad de aire. La forma de accionamiento es de forma externa; ya que por la forma de los elementos y la acción de roce no es conveniente que los émbolos entren en contacto.

Compresor de Husillo o Roots

Compresores Roots en el Motor de un Automóvil

Utilizados para comprimir el aire y mandarlo a las cámaras de combustión y reduciendo así, un menos consumo de Gasolina.

TURBO COMPRESOR:

Este tipo de compresores, se basan en el principio de la dinámica de los fluidos al ser de compresión de aire por fuerza centrífuga y constan de una parte móvil (Rotor centrífugo), y una fija (Estator o cámara fija de espiral). El rotor gira dentro del estator. Son muy apropiados para grandes Caudales. Se fabrican de tipo axial y de tipo radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en energía elástica de compresión.

Compresor Radial: Son máquinas de alta velocidad, por estar basado en principios dinámicos, siendo la velocidad de rotación del rotor desde 15 000 a 20 000 Revoluciones por Minuto. En este compresor, el rotor gira dentro de la cámara espiral; tomando aire dele exterior en sentido axial. La fuerza centrífuga que actúa sobre el aire, lo comprime contra la cámara de compresión; arrojando el aire a gran velocidad pero ahora en sentido radial. Pueden ser de múltiples etapas consecutivas de compresión, pues suele alcanzar de 8 a 12 Bares de presión, y Caudales entre 10 000 y 20 000m3/h.

Compresor Radial

Compresor Turbo Compresor Axial: En este tipo de compresores, el proceso de obtención de un aumento de la energía de presión a la salida del compresor, se logra con la Rotación, que acelera el fluido en el sentido axial, comunicándole de esta manera, una gran cantidad de energía cinética a la de salida del compresor, y por la forma de construcción, se le ofrece al aire, un mayor espacio; de modo que a una reducción de la velocidad. Esta reducción se traduce en una disminución de la energía cinética, lo que se justifica; por haberse transformado en energía de presión. La rotación de los alabes, acelera el aire en sentido axial de flujo. Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales desde 200 000 a 500 000 m3/h, con un flujo uniforme, pero con presiones considerablemente por debajo de los 5 Bares.

Compresor Axial

Mantenimiento de Compresores
En la siguiente tabla, se muestra de manera simplifica el mantenimiento simple a compresores. Dar Click sobre la imagen para ver mejor.

Mantenimiento a Compresores.

RESUMEN

Un buen y optimo funcionamiento de los circuitos neumáticos, depende en parte del aire comprimido con que se trabaja. El aire comprimido lo genera un compresor, que pueden ser de distinto tipos. Los clasificamos generalmente en 1.- De émbolo oscilante, 2.- De émbolo rotativo y 3.- Turbo compresor, que a su vez trabajan en diferentes modos.

El compresor de émbolo oscilante, trabaja de forma alternativa, succionando aire en una etapa y comprimiéndolo y mandándolo a la tubería de distribución en la otra. Se distinguen de Pistón, en el cuál, el aire entra en contacto con el pistón y este es contaminado con el aceite de lubricación. Y el de Membrana, que contiene una membrana flexible entre la cámara de compresión y el pistón. Funciona de la misma manera que el de pistón, pero generando un aire mas limpio; apto para empresas donde la higiene es vital para el proceso.

El compresor de émbolo rotativo, usa las leyes de la Dinámica de fluidos; transformando la energía de un fluido en energía de presión. Consiste en un émbolo que gira y reduce el volumen del aire en un recinto hermético. Se distinguen Rotativo Multicelular o de Paletas, en el que un rotor excéntrico gira dentro de un cárter cilíndrico con ranuras de entrada y salida. Las aletas se deslizan en las ranuras formando células que al girar oprimen el aire. El de Tornillo Helicoidal de Dos ejes, que utiliza dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo que impulsan de un lado hacia otro el aire aspirado axialmente. Se logra reducir el espacio de que dispone el aire. Esta situación genera un aumento de la presión interna. Y el de Husilllo o Roots, que están compuestos por dos rotores, cada uno con de dos lóbulos, de sección parecida a un OCHO, y los rotores están acoplados por dos engranajes y giran a la misma velocidad; pero en sentidos opuestos; llevando el aire de un lado a otro; pero sin que el volumen sea modificado.

El turbo compresor, que se basa en el principio de la dinámica de los fluidos al ser de compresión de aire por fuerza centrífuga y constan de una parte móvil (Rotor centrífugo), y una fija (Estator o cámara fija de espiral). El rotor gira dentro del estator. Se distinguen el Compresor Radial, que con la fuerza centrífuga que actúa sobre el aire, lo comprime contra la cámara de compresión; arrojando el aire a gran velocidad pero ahora en sentido radial, siendo la velocidad de rotación del rotor desde 15 000 a 20 000 Revoluciones por Minuto. Y el Turbo Compresor axial, que la compresión de aire lo logra con la Rotación, que acelera el fluido en el sentido axial, comunicándole de esta manera, una gran cantidad de energía cinética a la de salida del compresor, y por la forma de construcción, se le ofrece al aire, un mayor espacio; de modo que a una reducción de la velocidad. Dependiendo del uso, ambiente de trabajo y especificaciones técnicas, es el tipo de compresor que se utiliza; optimizando costos y mejorando los procesos al que se le incluyen.

MAPA MENTAL