Principios de funcionamiento y características de los compresores de aire

- Principios de funcionamiento: convierte la energía mecánica de la turbina en energía cinética del aire.

- Características funcionales: relación de compresión, caudal de aire, potencia absorbida.

- A mayor relación de compresión, más presión. A mayor presión, más caudal de aire en volumen y más empuje.

Tipos de compresores

• De flujo centrífugo: formado por un rotor o impulsor, el aire penetra axialmente y circula radialmente. La velocidad y la presión aumentan por la aceleración centrífuga. Se utiliza en máquinas de baja potencia y acompaña a los compresores axiales como última etapa. La relación de compresión es de 5:1 a 7:1.
• Compresores axiales: el aire circula entre el rotor (aumenta velocidad y disminuye temperatura) y el estator (disminuye velocidad y aumenta presión). Ventajas: mayor gasto masivo, mayor empuje, mayor relación potencia/peso, mayor relación de compresión, mayor eficiencia. Desventajas: gran complejidad, elevado coste, más susceptibles a fallos operativos, pérdida de compresor, surge.

- Rotor o impulsor: es la unidad giratoria del compresor.

- Inductor: zona central curvada del rotor o impulsor, orienta al rotor.

- Difusor: conductos que sirven para disminuir la velocidad y aumentar la presión.

- Colector: forma de codo que conduce el aire, disminuyendo la velocidad y aumentando la presión.

- Compresor multietapa: mayor relación de compresión.

- Rotor con dos caras activas: álabes mecanizados por ambas caras, permite disminuir la sección de entrada de aire.

Equilibrado de rotores

Vibraciones de motor, desequilibrio. Proceso: pesado y distribución de piezas de unión como tornillos, pesado y momento de álabes, equilibrado en un plano de los distintos rotores, equilibrado en dos planos.

Sección fría y sección caliente

Sección fría: presión más temperatura es igual a volumen. Sección caliente: temperatura más volumen es igual a presión.

3 formas de disminuir el flujo de aire: manteniendo el exterior del alojamiento del compresor constante y aumentando el diámetro del tambor, manteniendo los discos o tambor del mismo diámetro y disminuyendo el diámetro exterior.

El ratio de compresión por etapa es 1,2. En un compresor de 13 etapas es 10,7:1.

Compresor axial de un solo compresor: limitación de número de etapas de compresión, atasco del compresor o surge, desperdicia potencia.

Compresores de flujo axial de doble compresor: alta presión.

Compresores de flujo axial de triple compresor: se le denomina IP.

Snubbers: disminuye la eficiencia de las palas un 4%. Si se desprende, puede dañar el motor. Como alternativa, se pueden utilizar álabes de composite.

Los álabes fijos del estator están montados en anillos de retención que están unidos a la carcasa del compresor. Tienen un giro sobre su eje de montaje, evitando problemas de flujo a diferentes rangos de funcionamiento o actitud de vuelo.

Pérdida del compresor (stalls): velocidad tangencial, velocidad axial. Cuando una etapa del compresor entra en pérdida, se produce un incremento de presión, lo que provoca una reversión de la dirección de flujo y produce el surge. Las causas son: flujo de combustible excesivo, empobrecimiento de la mezcla aire/combustible, operación del motor por encima o por debajo de los parámetros estándar de RPM, flujo de aire turbulento en la entrada del compresor, partes dañadas. Indicaciones de una pérdida de compresor: incremento de vibraciones, incremento de temperatura de gases de escape.

Surge: el aire puede revertir su dirección debido a la diferencia de presiones. Indicaciones: fuertes ruidos y vibraciones, incremento de la temperatura de gases de escape, pérdida de empuje, variación de N1, llamaradas. Formas de evitarlo: álabes guías de entrada de aire, estatores de álabes variables, compresores multiejes, válvulas de sangrado. Inconvenientes: disminuye el empuje, aumenta el consumo de combustible, aumenta la temperatura de gases de escape.