30 de Enero del 2012
Resumen sobre Compresores y
Integrantes:
Gutiérrez Estrada o Perla Yazmin Martínez o Ruth Angélica Alvarado Quintana o José Ángel Enríquez Juárez o Alejandro Gallegos Páez Catedrático: Ing. Aldo Cervantes Figueroa Materia: Sistemas Hidráulicos y Neumáticos Ingeniería Aeronáutica Grupo: A71V o
y y y y
Alfredo
Que es un Compresor? Un compresor es una máquina de fluido que está 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. Para dejar en claro« al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
Utilización Los
compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como: y
y
y
y
Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en 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 que hacen posible su funcionamiento. Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
Compresor de Refrigerador
Compresor Axial en una turbina de avión
Compresor Industrial
Clasificación de los Compresores Los
compresores se clasifican en los de émbolo, reciprocantes o alternativos, rotativo-helicoidal (tornillo, screw), roto-dinámicos o turbomáquinas y estos se clasifican en: axiales y radiales o centrífugos. y
El compresor de émbolo: Es un compresor de aire simple. Un mango impulsado por un motor eléctrico es rotado para levantar y bajar el émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento hacia abajo del émbolo, el aire es introducido a la cámara mediante una válvula. La mayoría de los compresores de aire de uso doméstico son de este tipo. El compresor de tornillo (screw): Aún más simple que el compresor de émbolo. La diferencia principal radica es que el compresor de tornillo utiliza dos tornillos largos para comprimir el aire dentro de una cámara larga. Para evitar el daño de los mismos tornillos, aceite es insertado para mantener todo el sistema lubricado. El aceite es mezclado con el aire en la entrada de la cámara y es transportado al espacio entre los dos tornillos rotadores. Al salir de la cámara, el aire y el aceite pasan a través de un largo separador de aceite donde el aire ya pasa listo a través de un pequeño orificio filtrador. El aceite es enfriado y reusado mientras que el aire va al tanque de reserva para ser utilizado para un trabajo. y
y
R eciprocantes
o Alternativos: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semi-herméticos o abiertos. Los de uso domestico son herméticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. Los de mayor capacidad son semi-herméticos o abiertos, que se pueden desarmar y reparar.
y
R oto-dinámicos o
Turbomáquinas: Utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez éstos se clasifican en:
o
Axi ales: Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores y estatores que llevan acoplados una serie de álabes. El compresor axial fue utilizado en alguna de las primeras turbinas, pero debido a los pocos conocimientos de aerodinámica de la época, dio como resultado compresores con rendimientos muy bajos. Hoy en día, gracias a su alto rendimiento y facilidad de acoplamiento es el más utilizado en aviación.
y
o
les o Centrífugos: El compresor centrífugo es una turbo-máquina que R ad ia consiste en un rotor que gira dentro de una carcasa provista de aberturas para el ingreso y egreso del fluido. El rotor es el elemento que convierte la energía mecánica del eje en cantidad de movimiento y por tanto energía cinética del fluido.
Preparación
del aire Comprimido
Las
impurezas en forma de partículas de suciedad u oxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos. Deben eliminarse todas las impurezas del aire, ya sea antes de su introducción en la red distribuidora o antes de su utilización. Las impurezas que contiene el aire pueden ser: y y y
Los
Solidas: Polvo atmosférico y partículas en el interior de las instalaciones Liquidas: Agua y niebla de aceite Gaseosas: Vapor de agua y aceite
Inconvenientes de estas partículas son: y y
Solidas: Desgaste y abrasiones, obstrucciones en los conductos pequeños. Liquidas y Gaseosas: El aceite que proviene de la lubricación de los compresores provoca: formación y contaminación de partículas carbonases y depósitos gomosos por oxidación y contaminación del ambiente al descargar las válvulas. Por otro lado el agua en forma de vapor provoca: Oxidación de las tuberías y elementos al acumularse las condensaciones, mal acabado en operaciones de pintura.
Remedio: Filtrado correcto del aire aspirado por el compresor y utilización de compresores exentos de aceite. Si el aire comprimido contiene humedad habrá que someterlo a secado, existen varios proced imi entos de secado: 1.
Secado por Absorción 2. Secado por Adsorción 3. Secado por enfriamiento
1.
Secado por absorc ión: El secado por absorción es un procedimiento químico. El aire comprimido pasa atreves de sustancias secantes. En cuanto el vapor o agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con esta y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante, esta mescla tiene que ser eliminada regularmente del absorbedor (se puede realizar manual o automáticamente). Con el tiempo se consume la sustancia secante y se debe suplir en intervalos de 2 a 4 veces al año.
2. Secado por Adsorc ión: Este principio se basa en un proceso físico. (Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de cuerpos solidos.) El material de secado es granuloso en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de dióxido de silicio. En general se le da el nombre de Gel. La misión del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua. El aire comprimido húmedo se hace pasar atreves del lecho de gel, que fija la humedad.
3. Secado por enfr ia mi ento: Estos se basan en el principio de una reducción de la temperatura del punto de rocío. El aire caliente que entra en el secador se enfría mediante aire seco y frio proveniente de un intercambiador de calor (vaporizador). El condensado de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a través del separador. Seguidamente se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, para así eliminar las partículas restantes de suciedad. y
F il tro de a i re com pr imi do con regulador de presión:
El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada. El filtro tiene por misión: o o
Detener las partículas solidas. Eliminar el agua condensada en el aire.
Para entrar en el recipiente ( 1), el aire comprimido tiene que atravesar la chapa deflectora (2) provista de ranuras directrices. Como consecuencia se somete a un movimiento de rotación. Los componentes líquidos y las partículas grandes de suciedad se desprenden por el efecto de la fuerza centrifuga y se acumulan en la parte inferior del recipiente. El filtro sinterizado (4) separa otras partículas de suciedad. Debe ser limpiado o sustituido de vez en cuando, según el grado de ensuciamiento del aire comprimido. El aire comprimido limpio pasa entonces por el regulador de presión y llega a la unidad de lubricación y de aquí a los consumidores. La
condensación acumulada en la parte inferior del recipiente ( 1) se deberá vaciar antes de que alcance la altura máxima admisible, a través del tornillo de purga (3). Si la cantidad que se condensa es grande, conviene montar una purga automática de agua. Filtro
de aire comprimido con regulador de presión.
y
R egulador de Pres ión: El regulador de presión tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo mas constante posible, independientemente de las variaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo del aire. La presión primaria siempre ha de ser Regulador de presión
mayor que la secundaria. Es regulada por la membrana ( 1), que es sometida, por un lado, a la presión de trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por medio de un tornillo (3). A medida que la presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerza del muelle. y
Lubr ic ac ión del Ai re com pr imi do: El Lubricador tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente. La forma practica mas lógica para lograr el correcto funcionamiento de todo aparato en el que se verifiquen movimientos es, sin duda la lubricación. Entre los componentes neumáticos existen dos formas de llevar a cabo esta lubricación: con lubricantes solidos y líquidos. En muchos casos se prefiere el lubricante solido (que durara lo que el componente en cuestión) pues existe menos riesgo de contaminación del producto que se estuviera elaborando cuando en cambio, se trata de lubricante líquido, la solución formal es instalar lubricadores. La función de estos aparatos es incorporar al aire ya tratado, una determinada cantidad de aceite. Los aceites que se emplean deben ser: o Muy Fluidos o Contener aditivos antioxidantes o Contener aditivos antiespumantes o No perjudicar los materiales de las juntas o Tener una Viscosidad poco variable trabajando entre 2 0° y 50° C o No pueden emplearse aceites vegetales ( forman espuma) Los Lubricadores trabajan según el principio ³Venturi´ como se muestra en la siguiente figura:
Principio
Venturi
Simbología
Neumática
A continuación se muestran los símbolos y conceptos de medición y mantenimiento:
Medición y Mantenimiento Símbolo
Descripción Unidad de mantenimiento, Símbolo general.
Filtro.
Drenador de condensado, vaciado manual.
Símbolo
Descripción Manómetro diferencial. Unidad de mantenimiento, filtro, regulador, lubricador. Gráfico simplificado. Válvula de control de presión, regulador de presión de alivio, regulable.
Drenador de condensado, vaciado automático.
Combinación de filtro y regulador .
Filtro con drenador de condensado, vaciado automático.
Combinación de filtro, regulador y lubricador .
Filtro con drenador de condensado, vaciado manual.
Combinación de filtro, separador de neblina y regulador .
Filtro con indicador de acumulación de impurezas.
Termómetro.
Lubricador .
Caudalímetro.
Secador .
Sensor de temperatura.
Refrigerador .
Manómetro.
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