Selección y Dimensionamiento de Compresores Industriales: Factores Críticos y Estructura

Desventajas de los Compresores Centrífugos

1. Los compresores centrífugos son sensibles al peso molecular del gas que se comprime. Los cambios imprevistos en el peso molecular pueden hacer que las presiones de descarga sean muy altas o muy bajas.
2. Se necesitan velocidades muy altas en las puntas para producir la presión requerida. Con la tendencia a reducir el tamaño y a aumentar el flujo, hay que tener mucho más cuidado al balancear los motores y con los materiales empleados en componentes sometidos a grandes esfuerzos.
3. Un aumento pequeño en la caída de presión en el sistema de proceso puede ocasionar reducciones muy grandes en el volumen del compresor.
4. Se requiere un complicado sistema para aceite lubricante y aceite para sellos.

Dimensionamiento y Selección de un Compresor

La selección del tipo de compresor y de su capacidad son parámetros críticos en el diseño de una instalación de aire comprimido. Una elección acertada supone un gran ahorro energético durante el funcionamiento normal de la instalación.

Para elegir correctamente el tipo de compresor más apropiado, se debe considerar el consumo total de todos los equipos neumáticos conectados en la planta, trabajando a pleno rendimiento. Puesto que todos los elementos neumáticos de una instalación no trabajan generalmente a toda su capacidad al mismo tiempo durante las 24 horas del día, es habitual definir un factor de carga.

Este factor trata de tener en cuenta los consumos intermitentes, para optimizar al máximo los tiempos de arranque del compresor que rellenan los depósitos.

Pasos Básicos para Fijar la Capacidad del Compresor

En general, se establecen cinco pasos básicos para fijar correctamente la capacidad del compresor, a saber:

1. Estimar el total de consumos de todos los dispositivos que emplean aire.
2. Determinar la presión más elevada que requieran estos elementos.
3. Revisar los ciclos de trabajo y determinar los factores de carga de los elementos.
4. Estimar un valor típico de las fugas.
5. Fijar las máximas caídas de presión admitidas, tanto para los diversos elementos como para las conducciones.

Consideraciones sobre Presión y Compresión por Etapas

Anormalmente altas presiones conllevan el riesgo de explosiones, carbonización del aceite lubricante y problemas en las válvulas. “Los compresores más usuales en el mercado tienen refrigeración intermedia, y son de dos etapas”.

El diagrama indicado corresponde a un compresor de dos etapas, y en él los diagramas independientes de cada cilindro se consideran como si fueran de un compresor de una etapa.

La superposición de los diagramas de trabajo correspondientes al cilindro de baja presión (que comprime el aire aspirado hasta una presión aproximada de 2 a 3 bares) y al de alta presión (que comprime el aire recibido hasta la presión de trabajo o descarga), indica que la energía que requiere el conjunto de cilindros es muy inferior a la que exigiría si toda la compresión se hubiera realizado de una sola vez.

Estructura de los Compresores

Los elementos principales de esta estructura son: motor, cuerpo, tapas, enfriador y árboles. El cuerpo y las tapas del compresor se enfrían por agua.

Los elementos constructivos tienen ciertas particularidades para disminuir las pérdidas de energía por la fricción mecánica de los extremos de las placas contra el cuerpo. En este se colocan dos anillos de descarga que giran libremente en el cuerpo. A la superficie exterior de estos se envía la lubricación. Al girar el motor, los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficie inferior de estos; los anillos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo.