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.
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 Clasificación
según el método de intercambio de energía:
Hay diferentes tipos de compresores de aire, pero todos realizan el
mismo trabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo
y lo regresan para ser reutilizado.
El compresor de desplazamiento
positivo. Las dimensiones son fijas. Por cada movimiento del eje de un
extremo al otro tenemos la misma reducción en volumen y el correspondiente
aumento de presión (y temperatura). Normalmente son utilizados para altas
presiones o poco volumen. Por ejemplo el inflador de la bicicleta. También
existen compresores dinámicos.
El más simple es un ventilador que usamos para aumentar la velocidad del aire a
nuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se requiere mucho volumen de
aire a baja presión.1
·
El compresor de émbolo: es un compresor de aire
simple. Un vástago impulsado por un motor (eléctrico, diésel, neumático, etc.)
es impulsado 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. En cada movimiento hacia arriba del émbolo, se comprime el aire y
otra válvula es abierta para evacuar dichas moléculas de aire comprimidas; durante
este movimiento la primera válvula mencionada se cierra. El aire comprimido es
guiado a un tanque de reserva. Este tanque permite el transporte del aire
mediante distintas mangueras. La mayoría de los compresores de aire de uso
doméstico son de este tipo.
·
El compresor de tornillo: Aún más simple que el
compresor de émbolo, el compresor de tornillo también es impulsado por motores
(eléctricos, diésel, neumáticos, etc.). La diferencia principal radica 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 rotatorios. 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 reutilizado mientras que el
aire va al tanque de reserva para ser utilizado en su trabajo.
·
Sistema pendular Taurozzi: consiste en un pistón
que se balancea sobre un eje generando un movimiento pendular exento de
rozamientos con las paredes internas del cilindro, que permite trabajar sin
lubricante y alcanzar temperaturas de mezcla mucho mayores.
·
Reciprocantes 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, semiherméticos o abiertos. Los de uso doméstico son herméticos, y
no pueden ser intervenidos para repararlos. Los de mayor capacidad son
semiherméticos o abiertos, que se pueden desarmar y reparar.
·
De espiral (orbital, scroll).
·
Rotativo-helicoidal (tornillo, screw): la compresión del gas
se hace de manera continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos
giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación de potencia
sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y costo hace que se emplee
principalmente en elevadas potencias, solamente.
·
Rotodinámicos o turbomáquinas:
utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de
trabajo. A su vez éstos se clasifican en axiales
Análisis de la
compresión de un gas
Imaginemos que
en un cilindro tenemos un volumen V de un gas ideal y está «tapado» por un pistón que es
capaz de deslizarse verticalmente sin fricción.
En un principio este sistema se encuentra en equilibrio con el exterior, es decir, la presión
que ejerce el gas sobre las paredes del cilindro y sobre el pistón (que es la
misma en todas las direcciones) pint es igual a la
presión que ejerce el peso del pistón sobre el gas pext , y ninguna
otra fuerza obra sobre nuestro sistema.
Ahora imaginemos que repentinamente aumentamos la presión externa a p’ext y como la presión que ejerce el gas sobre el pistón
es pint <
p’ ext el equilibrio se romperá y el cilindro deslizará
hacia abajo ejerciendo un trabajo W= fuerza*desplazamiento=p’int ∆V. Esta energía, por la primera ley de la termodinámica, se
convertirá instantáneamente en un incremento de energía
interna del gas en el
recipiente, y es así como el gas absorberá el trabajo del desplazamiento
pistón.
Esta forma de
compresión es una secuencia de infinitas etapas, o estados, de equilibrio que
se conoce como movimiento cuasi-estático, en los que siempre se cumple que la
presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente es igual a la
presión que ejerce el pistón sobre el gas
pint= pext= nRT/V.
Se añaden ilustraciones y un video de algunos tipos decompresores:
Compresor Axial
Compresor reciprocante oalternativo
Video (tipos de compresores)
