COMPRESOR CENTRÍFUGO

Los compresores centrífugos, también llamados compresores

radiales, son un tipo especial de turbomaquinaria que incluye bombas,

ventiladores, o compresores.

Los modelos más primitivos de este tipo de máquina2 eran bombas y

ventiladores. Lo que diferencia a estos de los compresores es que el

fluido de trabajo puede ser considerado incompresible, permitiendo así un

análisis preciso a través de laecuación de Bernouilli. Por contra, cualquier

compresor moderno se mueve a altas velocidades por lo que su análisis

debe asumirse un fluido compresible.

Si se le quiere dar una definición, se puede considerar que los

compresores centrífugos producen un incremento de densidad mayor que

un 5 por ciento. Además, la velocidad relativa del fluido puede alcanzar

un número de Mach 0.3 si el fluido de trabajo es aire o nitrógeno. Por otro

lado, los ventiladores incrementan mucho menos la densidad y operan a

Mach mucho más bajo.

Ventajas

Los compresores centrífugos se usan industrialmente por varias razones:

tienen menos componentes a fricción, también relativamente eficientes, y

proporcionan un caudal mayor que los compresores reciprocantes (o de

desplazamiento positivo) de tamaño similar. El mayor inconveniente es

que no llegan a la relación de compresión típica de los compresores

alternativos, a menos que se encadenen varios en serie. Los ventiladores

centrífugos son especialmente adecuados para aplicaciones donde se

requiere un trabajo continuo, como el caso de sistemas de ventilación,

unidades de refrigeración, y otras que requieran mover grandes

volúmenes de aire aumentando su presión mínimamente. Por otro lado,

una serie de compresores alternativos típicamente llegan a conseguir

presiones de salida de 55 a 70 MPa. Un ejemplo de aplicación de

compresores centrífugos es la reinyección de gas natural en los pozos de

petróleo para su extracción.

Muchos compresores centrífugos se usan también en pequeñas turbinas

de gas como APUs (generadores auxiliares) y motores turborreactores de

pequeñas aeronaves (turboejes de helicópteros y algunos turbohélices).

Una razón significativa de ello es que con la tecnología actual,

un compresor axial que opere con estos volúmenes de aire sería menos

eficiente por las pérdidas en las tolerancias del rotor y el estátor. Hay muy

pocos compresores centrífugos de un sólo escalón capaces de entregar

una relación de compresión de 10 a 1, principalmente por las cargas

mecánicas que soportan y que limitan su seguridad, fiabilidad y vida del

producto.

En el caso específico de los motores para aeronaves mencionados

anteriormente, una gran ventaja es la simplicidad de los compresores

centrífugos y su precio relativamente bajo. Requiere menos escalones

que un compresor axial para conseguir el mismo incremento de presión,

ya que el cambio de radio desde la entrada al rotor al borde de salida es

tan acusado que la energía del aire aumenta mucho en un corto espacio.

COMPRESOR AXIAL

El compresor axial se desarrollo para utilizarse con turbinas de gas y

posee diversas ventajas para servicios en motores de reacción de la

aviación. Su aceptación por la industria para instalaciones estacionarias

fue lenta; pero se construyeron varias unidades de gran capacidad para

altos hornos, elevadores de la presión de gas y servicios en túneles

aerodinámicos.

En los compresores de este tipo (Fig. 33), la corriente de aire fluye en

dirección axial, a través de una serie de paletas giratorios de un motor y

de los fijos de un estator, que están concéntricos respecto al eje de

rotación. A diferencia de la turbina, que también emplea los paletas de un

motor y los de un estator, el recorrido de la corriente de un compresor

axial va disminuyendo de área de su sección transversal, en la dirección

de la corriente en proporción a la reducción de volumen del aire según

progresa la compresión de escalón a escalón.

Una vez suministrado el aire al compresor por el conducto de admisión,

pasa la corriente a través de un juego de paletas directores de entrara,

que preparan la corriente para el primer escalón de del compresor. Al

entrar en el grupo de paletas giratorios, la corriente de aire, que tiene una

dirección general axial se defecta en la dirección de la rotación.

Este cambio de dirección de la corriente viene acompañado de una

disminución de la velocidad, con la consiguiente elevación de presión por

efecto de difusión. Al pasar la corriente a través del otro grupo de paletas

del estator se lo para y endereza, después de lo cual es recogida por el

escalón siguiente de paletas rotatorios, donde continúa el proceso de

presurización.

VENTAJAS

La alta eficiencia y la capacidad mas elevada son las únicas ventajas

importantes que tienen los compresores de flujo axial sobre las maquinas

centrífugas, para las instalaciones estacionarias. Su tamaño y su peso

menores no tienen mucha valor, tomando en cuenta, sobre todo, el hecho

de que los precios son comparables a los de las maquinas centrífugas

diseñadas para las mismas condiciones. Las desventajas incluyen una

gama operacional limitada, mayor vulnerabilidad a la corrosión y la

erosión y propensión a las deposiciones.

COMPRESORES RECIPROCANTES O ALTERNATIVOS

 

Los compresores reciprocantes abarcan desde una capacidad muy

pequeña hasta unos 3000 PCMS. Para equipo de procesos, por lo

general, no se utilizan mucho los tamaños grandes y se prefieren los

centrífugos. Si hay alta presión y un gasto más bien bajo, se necesitan los

reciprocantes. El número de etapas o cilindros se debe seleccionar con

relación a las o temperaturas de descarga, tamaño disponible para los

cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor.

 

Los tamaños más bien pequeños, hasta unos 100 hp, pueden tener

cilindros de acción sencilla, enfriamiento con aire, y se pueden permitir

que los valores de aceite en el deposito se mezclen con el aire o gas

comprimidos. Estos tipos sólo son deseables en diseños especiales

modificados.

 

Los tipos pequeños para procesos, de un cilindro y 25 o 200 hp, tienen

enfriamiento por agua, pitón de doble acción, prensaestopas separado

que permite fugas controladas y pueden ser del tipo no lubricado, en el

cual el lubricante no toca el aire o gas comprimido. Se utilizan para aire

para instrumentos o en aplicaciones pequeñas para gas de proceso.

 

Los compresores más grandes para aire o gas son de dos o más

cilindros. En casi todas las instalaciones, los cilindros se disponen en

forma horizontal y en serie de modo que presenten dos o más etapas de

compresión