Un compresor de aire es una máquina que toma aire ambiente del entorno y lo descarga a una presión más alta. Es una aplicación de un compresor de gas y un dispositivo neumático que convierte la potencia mecánica (de un motor eléctrico , diésel o gasolina , etc.) en energía potencial almacenada en aire comprimido , que tiene multitud de usos. Una aplicación común es comprimir aire en un tanque de almacenamiento, para uso inmediato o posterior. Cuando la presión de entrega alcanza su límite superior establecido, el compresor se apaga o el exceso de aire se libera a través de una válvula de sobrepresión . El aire comprimido se almacena en el tanque hasta que se necesita. [1] La energía de presión proporcionada por el aire comprimido se puede utilizar para una variedad de aplicaciones, como herramientas neumáticas, a medida que se libera. Cuando la presión del tanque alcanza su límite inferior, el compresor de aire se enciende nuevamente y vuelve a presurizar el tanque. Un compresor se diferencia de una bomba porque funciona con gas, mientras que las bombas funcionan con líquido.
Los compresores se pueden clasificar según la presión entregada:
Existen numerosos métodos de compresión de aire, divididos en tipos de desplazamiento positivo o rotodinámicos. [3]
Los compresores de desplazamiento positivo funcionan forzando el aire a través de una cámara cuyo volumen se reduce para comprimir el aire. Una vez que la presión es mayor que la presión fuera de la válvula de descarga , se abre un puerto o válvula y se descarga aire al sistema de salida desde la cámara de compresión. [5] Los tipos comunes de compresores de desplazamiento positivo son
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Las capacidades de los compresores de una y dos etapas generalmente se especifican en pies cúbicos estándar por minuto (SCFM) o litros por minuto y libras por pulgada cuadrada (PSI) o bar. En menor medida, algunos compresores están clasificados en pies cúbicos por minuto reales (ACFM). [ aclaración necesaria ] [ cita necesaria ] Otros más están clasificados en pies cúbicos por minuto (CFM). [ aclaración necesaria ] [ cita necesaria ] Usar CFM solo para calificar un compresor es ambiguo porque representa un caudal sin una referencia de presión. es decir, 20 CFM a 60 PSI.
Los compresores de una sola etapa generalmente se encuentran en el rango de potencia fraccional a 5 caballos de fuerza . [ cita necesaria ] Los compresores de dos etapas normalmente se encuentran en el rango de 5 a 30 caballos de fuerza . [ cita necesaria ] [ aclaración necesaria ]
Los compresores de aire rotodinámicos incluyen compresores centrífugos donde las paletas giratorias imparten energía cinética a un gas y los conductos estacionarios convierten la velocidad en un aumento de presión, y compresores axiales , donde las palas del rotor imparten la energía cinética y las palas del estator la convierten en un aumento de presión.
Debido al calentamiento adiabático , los compresores de aire requieren algún método para eliminar el calor residual . Generalmente se trata de alguna forma de refrigeración por aire o agua, aunque algunos compresores (particularmente los de tipo rotativo) pueden enfriarse con aceite (que a su vez se enfría por aire o agua). [6] Los cambios atmosféricos también se consideran durante el enfriamiento de los compresores. [ se necesita aclaración ] El tipo de enfriamiento se determina considerando factores como la temperatura de entrada, la temperatura ambiente, la potencia del compresor y el área de aplicación. No existe un único tipo de compresor que pueda usarse para cualquier aplicación.
Los compresores de aire tienen muchos usos, como suministrar aire limpio a alta presión para llenar cilindros de gas , suministrar aire limpio a presión moderada a un buzo de aire suministrado de superficie sumergido, suministrar aire limpio a presión moderada para impulsar algunos sistemas de control neumático de HVAC de edificios de oficinas y escuelas. válvulas, que suministran una gran cantidad de aire a presión moderada para accionar herramientas neumáticas , como martillos neumáticos , para llenar tanques de aire a alta presión (HPA, tanque de aire), para inflar neumáticos y para producir grandes volúmenes de aire a presión moderada para aplicaciones a gran escala. procesos industriales (tales como oxidación para coquización de petróleo o sistemas de purga de bolsas en plantas de cemento). [7]
Los compresores de aire también se utilizan ampliamente en aplicaciones de petróleo y gas, minería y perforación como medio de lavado, aireación de lodos en perforación bajo balance y en limpieza de tuberías con aire.
La mayoría de los compresores de aire son de tipo pistón alternativo, de paletas giratorias o de tornillo giratorio . Los compresores centrífugos son comunes en aplicaciones muy grandes, mientras que los compresores de aire de tornillo rotativo, scroll [8] y alternativos se prefieren para aplicaciones pequeñas y medianas.
Los compresores de aire están diseñados para utilizar una variedad de fuentes de energía. Si bien los motores de gasolina o diésel de transmisión directa y los motores eléctricos se encuentran entre los más populares, los compresores de aire que utilizan motores de vehículos, tomas de fuerza o puertos hidráulicos también se usan comúnmente en aplicaciones móviles. [9]
La potencia de un compresor se mide en HP ( caballos de fuerza ) y CFM ( pies cúbicos por minuto de aire de admisión). [10] El volumen del recipiente a presión y la presión almacenada indican el volumen de aire comprimido (en reserva) disponible.
Los compresores que funcionan con gasolina y diésel se utilizan ampliamente en zonas remotas con acceso problemático a la electricidad. Son ruidosos y requieren ventilación para los gases de escape, especialmente si el aire comprimido se va a utilizar como suministro de aire respirable. Los compresores eléctricos se utilizan ampliamente en la producción, talleres y garajes con acceso permanente a la electricidad. Los compresores comunes para talleres/garajes son de 110-120 voltios o de 230-240 voltios. Las formas de los tanques del compresor son: "panqueque", "tanque doble", "horizontal" y "vertical". Dependiendo del tamaño y el propósito, los compresores pueden ser estacionarios o portátiles.
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Para garantizar que todos los tipos de compresores funcionen de manera eficiente y sin fugas, es necesario realizar un mantenimiento de rutina. El costo de mantenimiento sólo representa el 8% del costo del ciclo de vida de poseer un compresor de aire. [11]
Según las hojas de datos de verificación del rendimiento del compresor de aire CAGI , cuanto mayor sea la eficiencia isentrópica, mejor será el ahorro de energía. La mejor eficiencia isentrópica del compresor de aire ha alcanzado el 95%. [12]
Aproximadamente entre el 70% y el 80% del costo total de vida útil del compresor de aire es consumo de energía, por lo que utilizar el compresor de aire de alta eficiencia es uno de los métodos de ahorro de energía. [ cita necesaria ]
