Aire Comprimido 2

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  Un compresor tiene por objetivo elevar la presión de un gas a un valor mayor que la presión atmosférica.
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  9   2. COMPRESORES Un compresor tien por objetivo elevar la presión de un gas a un valor mayor que la presión atmosférica. 2.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los compresores aspiran un gas a las condiciones ambientales y lo comprimen elevando su presión a un valor determinado. Este proceso de compresión es una parte integral de los ciclos para refrigeración y de las turbinas a gas. Más ampliamente usado es el aire comprimido con que trabajan los motores de aire y las herramientas, como martillos y taladradoras neumáticas, aparatos para pintar por pulverización, limpieza por chorro de aire, elevadores neumáticos y un sinnúmero de otros trabajos. Actualmente se aplica en la automatización de los procesos para la producción.  A) EL PRINCIPIO DE DESPLAZAMIENTO El aumento de presión se produce cuando el volumen ocupado por el aire se reduce, Figura 3.  Fig. 3: Compresor por desplazamiento. En la Fig. 3, un volumen de aire V 1   es comprimido mediante un émbolo hasta el volumen V 2 ,  esto produce un incremento en la presión y en la temperatura. En este proceso se cumple:                 (2.1)   En donde la presión y la temperatura son valores absolutos. P abs  = P man  + Patmosférica local  y T (ºK) = T (°C) + 273  Despejando P 2  de la ecuación (2.1), se tiene:                  La relación V 1 /V 2  y T 2 /T 1  son mayores que la unidad, por lo que la presión final P 2   es mayor que la presión inicial P2 > P1 La relación que existe entre la presión final P 2  y la presión inicial P 1 , se llama relación de compresión, y se da en valores absolutos.          10   Un inflador de llantas para bicicleta puede considerarse como un simple compresor de desplazamiento (Fig. 4). El émbolo fijado a un vástago tubular lleva una superficie de cuero en forma de copa, que se abre al descender el émbolo. El movimiento descendente del émbolo, srcina una presión inicial. Lo suficiente como para abrir el cuero, y producir un ajuste hermético entre éste y la pared del cilindro. El aire, forzado a salir, pasa al interior del neumático vía una válvula antirretorno (válvula de descarga o impulsión). En el movimiento ascendente del émbolo se crea un vacío parcial en el interior del cilindro, que contrae la superficie de cuero, permitiendo el paso del aire atmosférico al interior de éste. El cuero, realmente actúa como una válvula antirretorno (válvula de carga o admisión) que se acciona por diferencia de presiones. Fig. 4: Inflador de llantas En un compresor convencional de una etapa (Fig. 1.40) la rotación del eje del compresor, se convierte en movimiento alternativo, por medio de una biela conectada al cigüeñal. El pistón dentro del cilindro funciona de la misma forma que el caso del inflador de llantas. Ahora bien, en lugar de utilizar un cuero como válvula, incorpora válvulas de aspiración e impulsión, montadas en el propio cilindro. En el movimiento de descenso del pistón, se crea una depresión o vacío en el interior del cilindro, de tal manera que al ser más elevada la presión atmosférica, ésta abre la válvula de aspiración o carga y el aire entra llenando el cilindro. En la carrera de retorno o ascendente, la presión aumenta por encima de la atmosférica, cerrando la válvula de aspiración, cuando dicha presión alcanza la presión de impulsión o descarga, vence la fuerza que mantiene la válvula de impulsión cerrada, ésta se abre y se produce la descarga del compresor. Fig. 5: Funcionamiento de un compresor convencional. B) EL PRINCIPIO DE CIRCULACIÓN En este caso se aspira y acelera el aire mediante una rueda de alabes. Debido a un ensanchamiento en el conducto de salida, disminuye la velocidad del aire, y la energía cinética aumentada se convierte en presión. Este principio se basa en la dinámica de fluidos (ecuación de Bernoulli), aplicada a un conducto o tubería. h Z  + h P  + h V  = cte  11   Cada uno de los sumandos de la ecuación representa un tipo de energía. En la figura 6, se muestra un conducto por donde circula un caudal de aire constante ( Q ). Aplicando la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2, se tiene: h Z1  + h P1  + h V1  = h Z2  + h P2  + h V2  = cte Fig. 6: Principio de circulación.  Como consecuencia del ensanchamiento del conducto, se tiene: - La variación de la energía de posición ( h Z ),  no tiene mucha influencia, debido a que la masa del aire es despreciable. - Al disminuir la energía de velocidad ( h V ), debido al ensanchamiento del conducto, se incrementa la energía de presión ( h P ). - La energía que se pierde por fricción es insignificante, debido a la baja viscosidad del aire. En las siguientes Fig. 7 y Fig. 8, se muestra la circulación del aire a través de un compresor dinámico. Figura 7: Compresor dinámico Figura 8: Compresor dinámico 2.2. TIPOS DE COMPRESORES ã De acuerdo a su instalación: Compresores estacionarios:  No tienen ningún tipo desplazamiento. Compresores móviles:  Se utilizan básicamente en el ramo de la construcción o en maquinas que se desplazan en forma constante. Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y el caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción, tal como se muestra en la Fig. 9.  12   Fig.9: Clasificación de los compresores. En los compresores de desplazamiento, el aumento de presión se produce cuando el volumen ocupado por él se reduce. Estos compresores trabajan según el principio de desplazamiento y se subdividen en oscilantes y rotativas. Los compresores dinámicos incorporan elementos de rotación para producir la aceleración del aire. El aire es aspirado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa. Estos compresores trabajan según el principio de circulación de los fluidos. Según diseño, los compresores dinámicos pueden ser radiales, axiales y mezcla de los diseños anteriores. Fig. 10: Compresores de Pistón de una Etapa El compresor de pistón es el tipo más conocido, porque es más antiguo. Eso significa que, en ciertas circunstancias, no presenta dificultades al personal encargado del mantenimiento. Además, su construcción es sencilla.
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