Compresores rotativos

INTRODUCCIÓN: El compresor como una máquina o dispositivo que toma aire con unas determinadas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada. También se puede definir como una máquina de funcionamiento alternativo o rotatorio que tiene por objeto la compresión de un fluido (aire generalmente) para utilizar su fuerza de expansión debidamente regulada y transmitida al lugar más idóneo. Por lo general, los compresores se sitúan en compartimientos especiales, bien sea en lugares apartados donde no puedan molestar por el ruido que producen al trabajar o bien en el exterior de las instalaciones donde se halla el circuito si lo que desea es conseguir un aire de mayor calidad, es decir con menos impurezas. Sin embargo, también hay algunos tipos de compresores bastante silenciosos y otros equipos que no necesitan estar en un lugar fijo, sino que pueden ser trasladados con facilidad de un lugar a otro. Compresores rotativos los compresores rotativos consiguen aumentar la presión del aire mediante el giro de un rotor. El aire se aspira cuando el rotor gira en un determinado sentido y después se comprime dentro de la cámara de compresión que se origina en el compresor. OBJETIVO: El objetivo de la investigación es identificar las características y funcionamiento de cada tipo de compresor rotativo.

DESARROLLO: COMPRESORES TIPO PALETAS:

En el compresor rotativo a paletas el eje gira a alta velocidad mientras la fuerza centrífuga lleva las paletas hacia la carcasa

(estator)

de

afuera.

Por

la

carcasa

ovalada,

continuamente entran y salen por canales en su rotor. Este sistema es parecido a la bomba hidráulica a paletas como la bomba

utilizada

en

la

dirección

hidráulica

del

auto.

Por la excentricidad de la cámara, los compartimientos

llenos de

aire entre paletas se achican entre el orificio de entrada y el de salida, comprimiendo el aire.

El lubricante sella las paletas en el rotor y contra el anillo de la carcasa. Características  Silencioso y pequeño  Flujo continuo de aire  Buen funcionamiento en frío  Sensibles a partículas y tierra  Fácil mantenimiento  Presiones y volúmenes moderados

 Los cojinetes del rotor trabajan en un régimen de lubricación hidrodinámica mientras las paletas frotan sobre el anillo de la carcasa en lubricación hidrodinámica y límite.  Por lo que mucho del régimen de lubricación es límite, se requiere aceite con aditivos AW (anti-desgaste) inyectado o pasado por conductos con el aire. Típicamente se usa aceite hidráulico ISO (VG) 32, 46 o 68; aceite hidráulico SAE 10W; o aceite de motor. Los aceites de motor tienen la ventaja que absorben la humedad y condensado para llevarla con el aire, (evitando chupar agua decantada en el fondo) pero la desventaja que un exceso de humedad puede causar la precipitación de sus aditivos o corrosión si el compresor queda parado mucho tiempo con aceite contaminado.  Adicionalmente a la necesidad de aditivos anti desgaste, se requiere un aceite de buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, ya que estos compresores pueden llegar a 200° C. Estas temperaturas requieren un índice de viscosidad natural muy alto para mantener su viscosidad y evitar cizallamiento. Cualquier depósito de barniz que resulta de la oxidación del aceite puede llenar las ranuras del rotor, evitando el suave y seguro movimiento de las paletas.  Por lo que la fuerza centrífuga gira las partículas de tierra hacia la carcasa y el anillo (pista) de la carcasa, la vida útil depende mucho del filtro de aire, el grosor de la película de aceite y la cantidad de aditivos AW.  La lubricación es a pérdida. Este aceite va con el aire y por ende es ideal para sistemas de lubricación a goteo, lubricación neumática, etc. FUNCIONAMIENTO:

Cuando la paleta obstruye el orificio de aspiración, la cámara A tiene un volumen nulo y todo el espacio anular es la cámara B, que está llena de los vapores a la presión de aspiración (figura a).

Cuando la paleta ha pasado ya por el orificio de aspiración, disminuye el volumen de la cámara B y los vapores se comprimen. Simultáneamente, aumenta el volumen de la cámara A y se llena de nuevo con el gas de aspiración (figura b).

Con el giro del rotor, la cámara B va disminuyendo y va aumentando la presión del gas, hasta que alcanza la presión de descarga, que hace que se abra el orificio de descarga (figura c). El gas comprimido escapa por él, hasta que la paleta pasa por el punto de tangencia entre rotor y estator, estando ahora la cámara A totalmente llena de gas de aspiración y siendo inexistente la cámara B (nuevamente figura a). Cuando la paleta pase por el orificio de aspiración, empieza un nuevo ciclo.

Los compresores como el descrito, que se llaman mono celulares (con una única paleta), permiten una sola aspiración y una descarga por cada vuelta. Si se quiere aumentar, bajo las mismas dimensiones, la cilindrada es necesario multiplicar el número de cámaras de compresión, o sea, el número de paletas.

La solución más sencilla se obtiene con dos paletas diametralmente opuestas (compresores bicelulares). Por extensión, con múltiples paletas se obtienen los compresores multicelulares.

COMPRESORES DE TORNILLO:

Este tipo de compresores, también denominados rotatorios helicoidales, constan de un cuerpo y dos largos engranajes helicoidales, o tornillos, en contacto que giran en sentido contrario. Uno de ellos es el motriz o primario, también llamado macho, y tiene su lateral dividido en cuatro lóbulos de perfil semicircular. El otro tornillo, el secundario o

hembra, es desplazado por el primero y presenta en su lateral seis canales o gargantas que se corresponden con los lóbulos del tornillo macho. El refrigerante procedente del evaporador queda atrapado en los espacios existentes entre los canales del tornillo secundario o hembra, girando con él y comprimiéndose a medida que avanza hacia la salida, ya que el volumen disponible

entre

las

ranuras

que

dejan

los

tornillos

va

disminuyendo

gradualmente. Este tipo de compresores se utilizan para capacidades frigoríficas superiores a la 150000 Kcal/h. FUNCIONAMIENTO: Los dos tornillos tienen perfiles que se conjugan, uno formando los lóbulos (rotor macho), y el otro las gargantas (rotor hembra).

Durante la rotación, el contacto de los perfiles se desplaza a lo largo del eje de la máquina, creando así una descarga axial del fluido comprimido dentro de una garganta por el lóbulo correspondiente.

La garganta juega, muy aproximadamente, el papel de un cilindro cuyo volumen se reduce progresivamente, mientras que el lóbulo realiza la función del pistón hasta que la rotación del tornillo lo lleva frente a la boca de descarga, permitiendo que el fluido comprimido se escape por la tubería de descarga. Una característica esencial de los compresores de tornillo es la ausencia de toda válvula, tanto de descarga como de aspiración. En estos compresores, más aún si cabe que en el resto, la lubricación es muy exigente. Presentan ciertas ventajas: 

Ausencia de válvulas de aspiración y descarga; poco sensibles, pues, a los golpes de líquido.



Su rendimiento es elevado



La regulación es, en general, continua desde el 10 al 100%.



Ocupan poco espacio



Poseen gran fiabilidad, un reducido coste de mantenimiento y un largo intervalo entre revisiones.

Tradicionalmente, los compresores de tornillo se han venido utilizando en usos industriales, pero en los últimos años, se han comenzado a aplicar en máquinas de pequeña y mediana potencia. En las máquinas pequeñas, el accionamiento se hace, en general, a través del tornillo hembra.

COMPRESORES ROTATIVOS DE LÓBULOS Los compresores de lóbulos tienen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados por engranajes. CARACTERÍSTICAS 

Producen altos volúmenes de aire seco a relativamente baja presión.



Este sistema es muy simple y su funcionamiento es muy parecido a la bomba de aceite del motor de un auto donde se requiere un flujo constante.



Tienen pocas piezas en movimiento.



Son lubricados en general en el régimen de lubricación hidrodinámica aunque algunas partes son lubricadas por salpicadura del aceite. A veces los rodamientos o cojinetes pueden estar lubricados por grasas.

COMPRESOR TIPO SCROLL Se puede considerar como la última generación de los compresores rotativos de paletas, en los cuáles éstas últimas han sido sustituidas por un rotor en forma de

espiral, excéntrico respecto al árbol motor, que rueda sobre la superficie del estator, que en lugar de ser circular tiene forma de espiral concéntrica con el eje motor. La superficie de contacto entre ambas espirales se establece en el estator (en todas sus generatrices) y en el rotor también en todas sus generatrices. Como se puede comprobar, hay otra diferencia fundamental respecto a los compresores rotativos de paletas, y es la de que la espiral móvil del rotor no gira solidariamente con este último, sino que sólo se traslada con él paralelamente a sí misma.

En cuanto al funcionamiento, este tipo de compresores se basa en que las celdas o cámaras de compresión de geometría variable y en forma de hoz, están generadas por dos caracoles o espirales idénticas, una de ellas, la superior que está fija (estator), en cuyo centro está situada la lumbrera de escape, y la otra orbitante (rotor), estando montadas ambas frente a frente, en contacto directo una contra

la

otra.

La espiral fija y la móvil cuyas geometrías se mantienen en todo instante desfasado un ángulo de 180º, merced a un dispositivo anti rotación, están encajadas una dentro de la otra de modo que entre sus ejes hay una excentricidad, para conseguir un movimiento orbital del eje de la espiral móvil alrededor de la espiral fija.

EL FUNCIONAMIENTO SE PUEDE DESCOMPONER EN LAS TRES FASES SIGUIENTES: - Aspiración: En la primera órbita (360º), en la parte exterior de las espirales se forman y llenan completamente de vapor a la presión P1 dos celdas. - Compresión: En la segunda órbita (360º), se produce la compresión a medida que dichas celdas disminuyen de volumen y se acercan hacia el centro de la espiral fija, alcanzándose al final de la segunda órbita, cuando su volumen es V2 y la presión de escape P2. - Descarga: En la tercera y última órbita, puestas ambas celdas en comunicación con la lumbrera de escape, tiene lugar la descarga (escape) a través de ella. El campo de utilización está encaminado a los pequeños desplazamientos (aire acondicionado y bomba de calor en viviendas) para potencias frigoríficas comprendidas entre 5 y 100 kW. Otro agente significativo son las pérdidas mecánicas por rozamiento, la inexistencia de juntas y segmentos en los compresores Scroll, característica común también a los helicoidales, hace que las pérdidas mecánicas por

rozamiento en este tipo de compresores, sean más bajas en comparación con las que se producen en los compresores alternativos.

VENTAJAS DEL COMPRESOR SCROLL • Buen rendimiento volumétrico. • Inexistencia de espacio muerto perjudicial. • Ausencia de válvulas de admisión. • Adaptabilidad axial y radial muy buena. • Elevada fiabilidad de funcionamiento • Excelente nivel sonoro. INCONVENIENTES DEL COMPRESOR SCROLL • Limitación de fabricar compresores Scroll de tamaños pequeños. • Presión de escape baja. CONCLUSIÓN:

El compresor es una dispositivo que sirve para succionar el aire en la entrada y aumentar su presión en la salida, en este caso se habló de los compresores rotativos a comparación con los de embolo los rotativos son menos ruidosos, y utilizan menos piezas móviles y su mantenimiento es más barato, a este tipo de compresores entra la categoría de compresores de desplazamiento positivo ya que Sus características principales son las altas presiones y el bajo volumen que mueven y Se utilizan principalmente donde se requieren altas presiones o volúmenes de aire reducidos como es el caso de los aires acondicionados. Existe varios tipos de compresores ya que cada uno tiene sus propias aplicaciones en las que son más eficientes para ello se tiene que analizar las características, sus ventajas y desventajas y así elegir su aplicación adecuada.