MAQUINARIA NAVAL 1

U. E. 3 Compresores de aire

Objetivo.-

Identificar los elementos constitutivos de los compresores de aire.

Determinar el papel fundamental de los compresores de aire y las aplicaciones en un buque.

GENERALIDADES El aire comprimido se utiliza para operación

de máquinas y herramientas, taladrar, pintar, soplar hollín, limpieza, operación de instrumentación, etc.

Las presiones van desde 25 psig (172 kPa) hasta 60.000 psig (413.8 MPa). El empleo más frecuente es de 90 a 100 psig.

Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción, transporte por tuberías, etc.

Los sistemas de aire comprimido en los buques son de tres tipos: Sistemas de presión alta.- 3000 – 3500 psig

Para cargar y disparar torpedos, bancos de reserva de aire, amortiguación de cañones, catapultas de aviación

Sistemas de presión media.- 200 - 500 psig

Arranque de máquinas principales y generadores Sistemas de presión baja.- 100 psig

Para operación de herramientas neumáticas, pito, limpieza, eyección de basura, sistemas de control neumàtico.

Relación de compresión.-

Es la relación de la presión de descarga a la presión de entrada. (Descarga Absoluta/Presiòn Absoluta) = 1250/120

R.C. = 10:1

No se recomiendan RC mayores a 12

Capacidad real.-

Es la cantidad de aire realmente comprimida

Se expresa en pies cúbicos por minuto CFM o por hora. CFH.

Unidades Standard: KPa. 1 Bar= 14.5 psig (100 kPa) 20 ºC y 0% de humedad relativa.

FUNCION DEL COMPRESOR El compresor se le considera el corazón del sistema de

refrigeración. Se lo conoce como Bomba de Calor. Su función es aumentar la presión desde el nivel de la

presión de aspiración hasta el nivel de la presión de descarga.

Por ejemplo en un sistema de refrigeración (R-12 ) la presión de aspiración es de 20 Kpa y la de descarga de 1150 Kpa. El incremento de presión del compresor es de 1130 Kpa.

En el lado de baja el freón se evapora y en el lado de alta se condensa el freón. No comprime refrigerante en estado liquido.

TRABAJO DEL FREON EN EL COMPRESOR

El refrigerante frìo entra por la valvula de aspiración para llenar los cilindros. (Baja PRESION y Baja TEMPERATURA)

Este vapor frio contiene el calor absorbido en el evaporador.

El compresor aumenta la presión y bombea este calor cargado de vapor al condensador. (Alta PRESION y Alta TEMPERATURA)

ENTRADA Y SALIDA PRESION COMPRESORES

BESGUABAJA PRESION6 bares

ALTA PRESION 15 bares

TERMODINAMICA DE LA COMPRESION

Casi todos los compresores se analizan usando la ley de gases ideales y se supone que hay un calor especifico constante.

PV = m R T Para manejar las desviaciones de los gases

reales se aplica un factor de compresibilidad. Los análisis de los compresores se analizan

usando modelos adiabáticos (calor especifico constante)

El sistema de aire comprimido se compone de: Compresor. Acumuladores de aire. Bancos de reserva. Manómetros. Separadores de aceite, filtros de aire y de

humedad. Sistema de enfriamiento. Sistema de lubricación. Tuberías o cañerías. Válvulas Reductoras de Seguridad y de Control. Drenajes.

CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES

1. COMPRESORES ALTERNATIVOS

2. COMPRESORES DE TORNILLO

3. COMPRESORES GIRATORIOS

4. COMPRESORES EN ESPIRAL

5. COMPRESORES CENTRIFUGOS

COMPRESORES

ALTERNATIVOS

MAS UTILIZADO EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACION COMERCIAL MEDIO Y PEQUEÑO

COMPRESORES TORNILLO

UTILIZADO EN GRANDES SISTEMAS INDUSTRIALES Y COMERCIALES

COMPRESORES GIRATORIOS

SE UTILIZAN EN LOS SISTEMAS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE PEQUEÑOS COMERCIOS Y DOMESTICOS.

COMPRESORES

CENTRIFUGOS

COMPRESORES EN ESPIRAL

SE UTILIZAN EN LOS SISTEMAS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE DE PEQUEÑOS COMERCIOS Y DOMESTICOS.

COMPRESORES ALTERNATIVOS SE CLASIFICAN DE ACUERDO

A SU CARCAZA EN:

1. ABIERTOS

2. HERMETICOS (PUEDEN SER SOLDADOS Y REPARABLES)

Ciclo de operación.- la operación es como sigue:

Carrera de aspiración o succión.- Cuando el pistón comienza su carrera hacia abajo, el aire bajo presión del espacio de separación, se expande rápidamente hasta que la presión cae por debajo de la existente en el lado opuesto de la válvula de admisión, esta diferencia de presión hace que la válvula de admisión se abra, admitiendo aire en el cilindro, hasta que el pistón llegue a la parte más baja de su carrera.

Carrera de compresión o descarga.- Cuando

el pistón comienza su carrera hacia arriba,

comienza la compresión, cerrándose la

válvula de admisión, a medida que el pistón

continúa hacia arriba, el aire es comprimido

hasta que la presión en el cilindro se hace

suficientemente grande para abrir la válvula

de descarga, desde este punto hasta que el

pistón llegue a la parte más alta de su carrera,

el aire comprimido es descargado.

Compresores gas Refrigerante

Los acumuladores tienen el propósito de ayudar a eliminar las pulsaciones en las tuberías de descarga del compresor y actúan como tanques de reserva, durante los intervalos en que la demanda de aire exceda la capacidad del compresor.

Bancos de reserva, son botellas donde se almacena el aire comprimido.

Manómetros.- son accesorios de medición donde se mide la presión del sistema.

Filtros de aire.- En el aire comprimido el polvo aumenta en proporción directa con la cantidad de compresión, y cuando el % de polvo se vuelve lo suficientemente alto, se forma una mezcla altamente explosiva, es importante por consiguiente que se adapten filtros de aire en la línea de admisión y se mantenga en buenas condiciones, para que el aire se encuentre libre de polvo.

Sistema de enfriamiento de cilindros, del aire comprimido y del aceite lubricante.

Sistema lubricante de los cilindros

Sistema de control destinado a mantener la presión en la tubería de descarga y en los bancos de reserva.

Partes de los Compresores.- Se componen de los siguientes elementos:

Elemento de compresión: Cilindros, pistones, válvulas de admisión y descarga.

Sistema de cigüeñal y bielas, cojinetes de biela y bancada; para transmitir la fuerza desarrollada por el motor a los pistones o rotores.

PARTES DE UN COMPRESOR

COMPRESORES BITZER “GUAYAS”

Las válvulas de admisión y descarga están situadas en espacios separados, son automáticas, esto es la abertura y cierre de la válvula es originada por la diferencia de presión entre el aire dentro del cilindro del compresor y el aire externo de los lados de las válvulas.

En el recorrido hacia abajo del pistón, se crea un vacío en el cilindro, permitiendo que la presión atmosférica abra la válvula de admisión, e ingrese el aire; cuando la presión dentro del cilindro alcanza la presión atmosférica, la válvula de admisión se cierra automáticamente.

En el recorrido hacia arriba del pistón la válvula de descarga permanece cerrada hasta que la presión en el interior del cilindro vence la fuerza de la válvula (Muelles o resortes) y la presión del aire exterior a la válvula. Entonces la válvula se abre y permite salir al aire comprimido.

Válvulas de admisión y descarga

Compresor de aire de baja presión.- Es de dos

etapas de compresión y tiene dos cilindros. El

compresor es impulsado por medio de un

motor conectado directamente al cigüeñal.

El aire después de pasar por el filtro, pasa por

la válvula de succión y es comprimido en el

espacio que está entre el pistón diferencial y

la pared del cilindro. Esto constituye la

primera etapa de la compresión. El aire pasa

ahora por la válvula de descarga a la envuelta

del enfriador.

Después de ser enfriado en el enfriador

interno, el aire pasa por la válvula de succión

de la segunda etapa, y es comprimido

nuevamente en el espacio del segundo

cilindro. El aire pasa entonces hacia afuera por

la válvula de descarga y por un enfriador

exterior y de aquí a los bancos de aire.

Compresor Ingersoll Rand Mod: 7 T2 de 10 HP , dos estados, Presión Máxima 500 psig

Compresor de aire de alta presión.- Tiene

cuatro etapas de compresión, utilizando dos

pistones diferenciales; con la primera y

tercera etapas en el primer cilindro diferencial

y la segunda y cuarta etapa en el segundo

cilindro diferencial. Los dos pistones son

movidos por un cigüeñal con bielas de 180°

de separación. Los enfriadores internos son

para enfriar el aire entre cada etapa de

compresión y el enfriador exterior para enfriar

el aire de la cuarta etapa de compresión.

Los enfriadores de la primera y segunda

etapas tienen trampas para la humedad y los

enfriadores de la tercera y cuarta etapas

tienen botellas separadoras que derivan hacia

fuera la humedad condensada por el aire

comprimido. Además tiene un filtro de aire en

el lado de succión de la primera etapa.

El aire pasa a través de las unidades del

compresor en el siguiente orden:

Compresor Ingersoll Rand Mod: 223 T2 de 15 HP , tres estados, Presión Máxima 3000 psig

Existente UNIDADES MISILERAS

Filtro de aire Primera etapa de compresión Enfriador interno Trampa para la humedad Segunda etapa de compresión Enfriador interno Trampa para la humedad Tercera etapa de compresión Enfriador interno Botella separadora Cuarta etapa de compresión Enfriador externo Botella separadora

MANTENIMIENTO COMPRESORES Purgar el condensado del aire comprimido

diariamente y antes de prender el compresor. Realizar los cambios de aceite semestralmente o

según lo indicado por el fabricante. ( Utilizar aceite recomendado por el fabricante o sintético).

Realizar inspecciones periódicas y control del funcionamiento.

Realizar limpieza de los filtros de aire y reemplazo cuando sea necesario.

Ajustar y/o reemplazar bandas de caucho cuando sea requerido.

VENTILADORES

Llamado también IMPULSOR, proporciona la diferencia de presión necesaria para que el aire sea forzado a entrar por un sistema de canalización, pase a través de

rejillas e ingrese en el compartimento a ser enfriado. El aire tiene un peso y una resistencia natural,

necesitando invertir una cierta cantidad de energía, este empuje de aire lo a través del EVAPORADOR y de los

canales diversos hasta llegar al área requerida. Esta presión de traslado es muy grande para medirla en Kpa, se lo mide en mm de columna de agua, mm C.A.

TIPOS DE VENTILADOR

Hay dos tipos:

a) Hélice y

b) Jaula de ardilla o rodillo El Ventilador de Hélice se utiliza como ventilador de

gases de salida, maneja grandes volúmenes de aire con presiones reducidas, es ruidoso.

TIPOS DE VENTILADORES

El ventilador jaula de ardilla es el ventilador común que se utiliza en sistemas con canalizaciones, mueve a aire con una presión mayor. No es ruidoso, su rodillo hace que el aire experimente una fuerza centrifuga y salga al exterior, utilizados en sistemas grandes con presiones de hasta 25 mm C.A.