Compresores - Mapa - Resumen - Conclusiones y Obserbaciones [PDF]

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MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNEA GRUPO: 1 MAPA CONCEPTUAL TEMA: “COMPRESORES DE AIRE”

Achiri Alvarez, Jorge armando Alarcon Astoquilca, Julio Flores Zegarra, Rodrigo Andre ALUMNOS:

Mollo Yaulli, Joslan Marco Paco Quispe, Nelson Umiyauri Quispe, Danny Alexander

CURSO:

METODOS DE EXPLOTACION SUBTERRANEA

PROFESOR:

Ing. Carlos Eduardo Yungo Suero

FECHA DE ENTREGA:

26/11/2017

HORA: 00:00

COMPRESORES DE AIRE

Volumétricos

Piston

Son aquellas compresoras que comprimen los gases por medio de un pistón en movimiento dentro de un cilindro. Un compresor de desplazamiento positivo. En el compresor de pistón, el aire es aspirado al interior de un cilindro, por la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal.

de Acción Sencilla

Dinámicos

Tornillo Rotativo

Los compresores a tornillo rotativo son los compresores de aire de mayor uso en el mercado industrial. Proporcionan aire comprimido continuo para trabajos de precisión y son extremadamente eficientes y silenciosos. Estos equipos han sido diseñados para funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana, durante muchos años.

de Doble Acción

Lubricados

Una Etapa

No-Lubricados

Dos Etapas

Centrífugo

Convierten la Velocidad (Energía Cinética) en Presión (Energía Potencial) a través del impulsor y difusor. El rotor, girando a gran velocidad, lanza el aire sobre un difusor situado a su espalda, donde la energía cinética imprimida a las moléculas del aire se transforma en presión estática. Un turbocompresor tradicional puede ser un equipo con dos o más etapas de compresión.

Contenido COMPRESORES............................................................................................................................ 1 INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................................ 2 DEFINICIÓN. ............................................................................................................................... 2 TIPOS DE COMPRESORES. ....................................................................................................... 2 OBSEBACIONES………………………………………………………………………………………………………………………….14 CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………………………………………14 BIBLIOGRAFÍA. ..................................................................................................................... …17

COMPRESORES

INTRODUCCIÓN. En la gran mayoría de los hogares e industria se utilizan compresores de aire. La compresión se hace usualmente por el enfriamiento del aire ágilmente con agua, el petróleo. Cuando el aire se comprime, puede ser almacenado más fácil. Hay varios usos distintos para los compresores de aire. Un ejemplo vivo es el buceó; los tanques que utilizan los buceadores contienen aire comprimido. Asimismo hay fábricas que le dan utilidad a los compresores ya que ellos colaboran para el mejor funcionamiento de las máquinas de forma eficiente y también colaboran con las asignaciones de limpieza. En las casas se les da uso de igual modo por ejemplo hay instrumento de los que casi a diario se utilizan en las casa como lo son, pistolas de clavos, la pintura en aerosol, entre otros. Muchos hogares han agrandado el contenido de la caja de herramientas con los compresores. Los compresores de aire contienen un tanque de almacenamiento, que nos permite determinar qué modelo es el adecuado para nuestras necesidades. Su capacidad se lee en galones, a medida que sea mayor el el tanque de almacenamiento, más pies cúbicos de aire por minuto que puede entregar el tanque.

DEFINICIÓN. Máquina térmica en la cual el fluido de trabajo varía sensiblemente de densidad y volumen especifico. 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 substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

TIPOS DE COMPRESORES. Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores:

El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo).

El compresor: Definición y Tipos. Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. El caudal suministrado por un compresor en Nl/min o en N m3/min es su capacidad. La unidad de medida del caudal suministrado viene indicada en aire aspirado (aire atmosférico a la presión y temperatura normales).

Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases y vapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte, pintura a pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y perforadoras. Otro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción de gases, turbinas de gas y construcción.

Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).

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• Compresores de Desplazamiento fijo: • •

Compresores alternativos: De émbolo o pistón: Compresor de émbolo o pistón. Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar).

Su principio de funcionamiento es sencillo. El eje desplaza a un émbolo con movimientos alternativos. En la fase de aspiración, el aire llena la cavidad del pistón. En la fase de compresión, al desplazarse el émbolo hacia arriba, reduce el volumen del gas y lo impulsa hacia la línea de distribución. Para alcanzar mayores presiones y aumentar el rendimiento, algunos compresores disponen de varios pistones (compresores multietapas) dispuestos en serie. El aire que sale de una etapa se vuelve a comprimir en la siguiente, hasta alcanzar presiones cercanas a los 200 bares. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son:

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De embolo de dos etapas:

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De membrana/diafragma. Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite. Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias farmacéuticas y químicas.

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Compresores rotativos:

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A Paletas: Estos compresores están constituidos por un rotor excéntrico que gira dentro de un cárter cilíndrico. Este rotor está provisto de aletas que se adaptan a las paredes del cárter, comprimiendo el aire que se introduce en la celda de máximo. Necesitan lubricación para las piezas móviles, reducir el rozamiento de las paletas y mejorar la estanqueidad.

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A Tornillos: Son los otros compresores ampliamente utilizados en la industria, junto con los compresores de émbolo. Funcionan mediante dos rotores helicoidales paralelos, que giran en un cárter en sentidos contrarios e impulsan el aire de forma continua. El rotor macho, conectado al motor, arrastra al rotor hembra como consecuencia del contacto de sus superficies, sin ningún engranaje auxiliar. El volumen libre entre ellos disminuye comprimiendo el aire.

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Es necesario lubricar las piezas móviles con aceite, para evitar severos desgastes y refrigerar los elementos. Este aceite se deberá separar del aire comprimido mediante un separador aireaceite.

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Roots (Lóbulos): Estos compresores no modifican el volumen de aire aspirado. Lo impulsan. La compresión se efectúa gracias a la introducción de más volumen de aire del que puede salir. Su principio de funcionamiento se basa en aspirar aire e introducirlo en una cámara que disminuye su volumen. Está compuesto por dos rotores, cada uno de los álabes, con una forma de sección parecida a la de un ocho. Los rotores están conectados por dos ruedas dentadas y giran a la misma velocidad en sentido contrario, produciendo un efecto de bombeo y compresión del aire de forma conjunta.

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• Compresores de Desplazamiento Variable: • Compresor Radial: Se basan en el principio de la compresión de aire por fuerza centrifuga y constan de un rotor centrifugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando aire en sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en sentido radial. La fuerza centrifuga que actúa sobre el aire lo comprime contra la cámara de compresión. Son maquinas de alta velocidad, siendo esta un factor fundamental en el funcionamiento ya que está basado en principios dinámicos, siendo la velocidad de rotación del orden de las 15.000 a 20.000 r.p.m.

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Compresor Axial: Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores y estatores que llevan acoplados una serie de álabes. Entre rotor y rotor se coloca un espaciador, el cual permite que se introduzca un estator entre ambos. Estos espaciadores pueden ser independientes o pertenecer al rotor. Cada disco de rotor y estator forman un escalón de compresor. En el rotor se acelera la corriente fluida para que en el estator se vuelva a frenar, convirtiendo la energía cinética en presión. Este proceso se repite en cada escalón. En algunos compresores se colocan en el cárter de entrada unos álabes guía, los cuales no forman parte del compresor, pues solo orientan la corriente para que entre con el ángulo adecuado.

El segundo trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).

Tipos de compresores Émbolo oscilante (reciprocantes o alternativos)

Émbolo rotativo

Turbo - compresor

Compresor de pistón

Compresor rotativo celular

Compresor radial

Compresor de membrana

Compresor helicoidal bicelular

Turbo compresor axial

Compresor ROOTS

Compresores de émbolo (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 gracias a un motor eléctrico incorporado. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo hermético monofásico, comunes en refrigeradores domésticos. O de mayores capacidades (monofásicos y trifásicos) de varios cilindros que permiten mantención/reparación. Su uso ha disminuido en el último tiempo y ha cedido lugar al compresor de tornillo que tiene mejores prestaciones. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar).

Compresor de émbolo

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son:

Compresores de membrana.

Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite. Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias químicas.

farmacéuticas

y

Compresor de membrana

Compresor de émbolo rotativo. Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.

Compresor rotativo multicelular. Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. El rotor está provisto de un cierto número 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 varía constantemente.

Compresor rotativo multicelular

Compresores helicoidales. Los compresores helicoidales se utilizan para manipular grandes volúmenes de gases. Las presiones de trabajo de estos compresores no son tan altas como los de émbolo. Están constituidos por dos cuerpos helicoidales (como dos tornillos) que rotan perfectamente sincronizados debido al uso de una transmisión de engranes de uno al otro. Por uno de los tornillos entra el movimiento al compresor. Las roscas elaboradas en los tornillos están hechas con gran exactitud, de manera que la holgura entre ellas es prácticamente nula aunque no llegan a tener contacto. También el cuerpo donde están colocados los tornillos está fabricado con gran exactitud y prácticamente no hay espacio entre el diámetro exterior de los tornillos y el cuerpo.

Cuando los tornillos giran, apresan el gas contenido entre las roscas y el cuerpo en el lado de la succión y lo dirigen en la dirección del avance de la rosca para salir forzadamente por el otro extremo. Para mejorar la hermeticidad de estas máquinas es práctica común el uso de una niebla de aceite inyectada en la entrada del gas, este aceite es luego separado del gas en la zona de alta presión con el uso de filtros especiales.

Compresor helicoidal

Compresor ROOTS. Denominación que recibe el compresor de lóbulos, formado por dos rotores de sección en ocho que giran sincronizados dentro de una cámara. Los álabes aspiran el aire por un lateral de la cámara y lo empujan por el otro lateral de la cámara. El principal problema viene de la dificultad de lograr la estanqueidad de los álabes entre ellos y entre la carcasa. El rendimiento alcanzado por este tipo de compresores no es muy alto y no se utiliza en los motores de vehículos. Este compresor más que comprimir el aire lo que hace es impulsarlo. Los rotores se apoyan en unos cojinetes. En vista de que nunca se tocan entre sí, no se desgastan. En ocasiones, los lóbulos son helicoidales y, en otras, de corte recto. Esta versión sencilla con rotores de dos álabes origina una presión relativamente baja, y además la crea muy despacio al aumentar el régimen de giro. El rendimiento del compresor Roots no es muy alto y además empeora con el aumento del régimen de giro. La capacidad de suministro sólo supera el 50% en una gama muy limitada. El aire comprimido se calienta extraordinariamente

Compresor ROOTS o de lóbulos

Turbo compresores. Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna. El turbocompresor consiste en una turbina movida por los gases de escape de un motor de explosión, en cuyo eje se fija solidariamente un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica. Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniendo el motor más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire. Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una presión máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75 psi). En motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bar. Dependiendo de si el motor es gasolina o diesel. Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros, como los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por una polea conectada al cigüeñal). Los elementos principales que forman un turbo son el eje común (3) que tiene en sus extremos los rodetes de la turbina (2) y el compresor (1) este conjunto gira sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de engrase que los lubrica. Por otra parte el turbo sufre una constante aceleración a medida que el motor sube de revoluciones y como no hay límite alguno en el giro de la turbina empujada por los gases de escape, la presión que alcanza el aire en el colector de admisión sometido a la acción

del compresor puede ser tal que sea más un inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presión en el colector de admisión. Este elemento se llama válvula de descarga o válvula waste gate (4).

Turbo compresor

OBSERVACIONES: 

La turbo compresora trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina.



Los compresores helicoidales se utilizan para manipular grandes volúmenes de gases. Las presiones de trabajo de estos compresores no son tan altas como los de émbolo.

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Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores y estatores que llevan acoplados una serie de álabes.



Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo.

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Los Roots: compresores no modifican el volumen de aire aspirado. Lo impulsan. La compresión se efectúa gracias a la introducción de más volumen de aire del que puede salir.

CONCLUSIONES:

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En la gran mayoría de los hogares e industria se utilizan compresores de aire. La compresión se hace usualmente por el enfriamiento del aire ágilmente con agua, el petróleo. Cuando el aire se comprime, puede ser almacenado más fácil.

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Las Máquina térmica en la cual el fluido de trabajo varía sensiblemente de densidad y volumen especifico. Construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores.



Compresor de émbolo o pistón. Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar).

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Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores:

BIBLIOGRAFÍA.  Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas, Mataix Claudio. Alfaomega, Oxford. Segunda Edición. Pág.355.  http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/compresores/  http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)  http://www.mecanicavirtual.org/turbo-compresores.htm