TEMA 2: PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

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1 TEMA 2: PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO INDICE 1. Introducción. 2. Tipos de compresores. 3. Características de los compresores. 4. Acumulación y distribución del aire comprimido. 5. Acondicionamiento del aire comprimido. 6. Medidas de seguridad. 1. INTRODUCCIÓN Los sistemas neumáticos utilizan como fluido el aire comprimido que es suministrado por una estación productora cuyo principal componente es el compresor que aspira aire a la presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada. El compresor recibe el movimiento de un motor eléctrico o de uno de combustión. Las principales características de un compresor son el caudal y la presión máxima que puede suministrar. Las redes de aire comprimido suelen trabajar entre los 3 y los 10 bares. 2. TIPOS DE COMPRESORES Hay de tres tipos de compresores: - Compresores de émbolo - Compresores centrífugos - Compresores rotativos - Compresores de membrana COMPRESORES DE ÉMBOLO: Este tipo de compresores son los más utilizados actualmente, también son llamados compresores de pistón. Su característica fundamental es la intermitencia con que suministran el aire comprimido. El compresor de émbolo está constituido por un cilindro, con dos válvulas en la parte superior, en el interior del cual se desliza un émbolo accionado por un mecanismo de biela - manivela. El movimiento descendente del pistón provoca una depresión en el cilindro y el aire entra del exterior por la válvula de admisión que se abre por efecto de la depresión creada. El aire llena el espacio vacío que va dejando el émbolo en su descenso. Cuando el pistón comienza a subir reduciendo el volumen del cilindro comienza a aumentar la presión, esto hace que la válvula de admisión se cierre y poco después se abre la de escape, saliendo así impulsado una parte del aire a una cierta presión. En estos compresores la cámara de compresión está provista de aletas en su parte externa para permitir un mejor enfriamiento de la misma. El cárter inferior donde se aloja el mecanismo biela - manivela contiene aceite para la refrigeración y el engrase. 27

2 Para conseguir grandes presiones o caudales se disponen dos o más cilindros (compresores de varias etapas), enlazados de tal forma que sus émbolos están movidos por el mismo cigüeñal. Entre estos dos émbolos se dispone un circuito de refrigeración donde se enfría el aire antes de llegar al segundo émbolo. Los compresores de émbolo de una etapa proporcionan entre 6 y 10 bar, los de 2 émbolos llegan a los 15 bar. En cuanto al caudal pueden llegar a los m 3 /h. Compresor de dos etapas en línea Compresor de dos etapas en V COMPRESORES ROTATIVOS: Su característica fundamental es la continuidad del aire suministrado, es decir, sin impulsos. Es mucho mas silencioso que el anterior y no produce tantas vibraciones, porque no tiene masas en movimiento alternativo. Existen varios tipos pero los más utilizados son los de paletas y los de lóbulos. - El de paletas consta de un rotor excéntrico provisto de paletas longitudinales que giran en el interior de un cárter cilíndrico con 2 orificios, uno de entrada y otro de salida de aire. Cuando el rotor gira, las paletas son oprimidas contra la pared del cárter cilíndrico por la fuerza centrífuga y arrastrada por el rotor. El aire que va entre 2 paletas consecutivas se va comprimiendo a medida que el rotor va girando hasta que la paleta en su giro descubre la lumbrera de salida y el aire sale comprimido. Las ventajas son: Tienen reducidas dimensiones, un funcionamiento silencioso y el suministro de aire es continuo. Estos compresores suministran menores presiones pero mayores caudales. - En los compresores de lóbulos, también llamados roots el aire es transportado sin que el volumen se modifique, la compresión se produce por la resistencia que opone la red de aire de los distintos receptores. 28

3 COMPRESORES CENTRÍFUGOS: La compresión del aire se produce por el giro rápido de un rodete que lo aspira en su parte central para lanzarlo radialmente a la periferia por la acción de la fuerza centrífuga. Pueden ser radiales o axiales. Su ventaja es que puede conseguir caudales elevados aunque a bajas presiones. Para conseguir mayores presiones se concentran varios rodetes. Compresor radial Compresor axial COMPRESORES DE MEMBRANA: También se les llama compresores de diafragma. Su funcionamiento es similar al de pistón, pero éste utiliza una membrana sintética flexible de goma para producir la acción de bombeo. Su ventaja es que el aceite lubricante del mecanismo no puede mezclarse con el aire; por este motivo es el utilizado en procesos de la industria alimentaria y farmacéutica donde se requieren especiales condiciones de higiene y asepsia. Existe otro tipo de compresor que es el de tornillos que, como su propio nombre indica está formado por dos tornillos helicoidales de ejes paralelos, engranados entre sí y que con su giro arrastran el aire. Este tipo de compresores prácticamente no se utilizan en el automóvil. 3. CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPRESORES Las 3 características que definen un compresor son el caudal, la presión que es capaz de proporcionar y la potencia que consume. Se dispondrá siempre un compresor capaz de suministrar 2 o 3 bares más de la presión necesaria para abastecer a los diferentes consumidores. La presión suministrada por el compresor debe mantenerse dentro de unos límites prefijados de antemano, cualquiera que sea el caudal demandado por la instalación. Para realizar esta función se dispone un regulador de presión cuya acción se ejecuta actuando: sobre el compresor, sobre el circuito o sobre el motor de arrastre. En algunos compresores de émbolo, el regulador mantiene abierta la válvula de admisión cuando se alcanza el valor de la presión regulada, así, se permite el escape de aire por ella y el compresor gira en vacío hasta que desciende la presión en el circuito. Llegado el momento en que la presión ha bajado, la válvula de admisión queda liberada permitiendo el normal funcionamiento. En otros casos se dispone una válvula a la salida del compresor, que permite el vertido del aire a presión hacia la atmósfera cuando se supera el valor de presión establecido; este sistema no se utiliza actualmente porque es antieconómico. 29

4 Actualmente el sistema más empleado es el que actúa sobre el motor que acciona el compresor, haciendo que se pare cuando se alcanza la presión de regulación. El sistema consiste en disponer un presostato en el circuito de presión que corta la corriente del motor eléctrico cuando se alcanza la presión establecida; el circuito se restablece cuando la presión ha bajado por debajo de un límite inferior. 4. ACUMULACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO En los equipos de producción de aire comprimido, se dispone a la salida del compresor de un depósito acumulador en el que se almacena aire a presión en espera de su utilización. Este depósito cumple las siguientes funciones: - Amortigua las pulsaciones del caudal de salida del compresor. (Ondas de presión). - Es una reserva de aire a presión para cuando la demanda de aire sea superior a la capacidad de producción de aire comprimido del compresor. Los depósitos suelen ser cilíndricos y de chapa de acero. En ellos se encuentran: - Un termómetro - Un manómetro - Una válvula de cierre - Un purgador - Una válvula limitadora de presión Gracias al termómetro y al manómetro podemos saber en cualquier momento la presión y la temperatura en el interior del depósito. La válvula de cierre se encarga de aislar el depósito de la red de distribución. El tamaño del depósito estará en relación con el caudal y la presión del circuito al que esté conectado. El aire que entra al depósito se empieza a refrigerar por lo que desprende una buena parte de la humedad que contiene el aire en forma de agua. Este agua será eliminada por el purgador. La válvula limitadora de presión o válvula de seguridad permite el escape del aire almacenado en caso de superarse la presión máxima a que está tarada, evitando así posibles explosiones. La distribución de aire comprimido se realiza por medio de una red de canalizaciones que parten del depósito y llegan a los puntos de consumo formando un circuito cerrado. La red ha de tener una inclinación del 2 al 3 %. 30

5 A lo largo del circuito se disponen purgas automáticas para evacuar el agua. En la instalaciones en las que no se dispone de un conjunto deshumectador, las tomas para el consumo se efectúan en la parte superior de la tubería de alimentación para dificultar el arrastre del agua de condensación. Para la conexión a los distintos aparatos consumidores se disponen enchufes rápidos, aunque, también se utilizan para conectar mangueras o entre manguera y aparato consumidor adaptadores y acoplamientos. Las conexiones entre los puntos de toma de aire y los elementos consumidores se efectúa a través de mangueras. Estas mangueras suelen ser de goma y llevan un trenzado interior que según la presión de trabajo será textil o de acero. Es fundamental un mantenimiento adecuado de la manguera cuidando especialmente: - No pasar encima los objetos afilados. - No doblarla ni deteriorarla. - Enrollarla y colgarla en lugar seguro. - Se deberá elegir el tipo de manguera adecuado al trabajo que se va a desarrollar, teniendo en cuenta la presión del trabajo y la longitud de la manguera. - La manguera que se utiliza para pintar no utilizarla en ninguna otra aplicación. Las conexiones entre tubos y mangueras pueden realizarse pueden realizarse con codos, eles, racores, cánulas, enchufes rápidos,... 31

6 5. ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO El acondicionamiento del aire comprimido empieza antes de su compresión instalando en la entrada del compresor un filtro que retiene cualquier partícula grande de polvo. El conjunto de acondicionamiento del aire ó unidad de mantenimiento, se compone de: - Filtro de aire - Regulador de presión - Engrasador FILTRO DE AIRE: El filtro de aire tiene como misión retener las impurezas que arrastra la corriente de aire comprimido (vapor de agua o aceite, polvo, carbonilla...). El filtro de aire no regula la presión. Debe limpiarse o sustituirse periódicamente, pues, cuando las impurezas retenidas en la materia filtrante obstaculizan el paso del aire, se aumentan las pérdidas de carga. Por ello, la mayoría de los filtros son transparentes y se ve el nivel de impurezas. Evidentemente, hay que realizar una limpieza periódica del mismo o sustituir cuando sea necesario. REGULADOR DE PRESIÓN: Es un mecanismo que reduce la presión del aire de los conductos principales una vez que sale del compresor. Actúa tanto en presiones moderadas como cuando hay cambios bruscos de presión. Dispone de un manómetro en el que puede verse la presión a la que se ha ajustado. ENGRASADOR: Se instalará en aquellos ramales del circuito destinados a herramientas neumáticas (nunca en el de la pistola aerográfica ya que el aceite contamina la pintura). El engrasador añade al aire una pequeña cantidad de aceite pulverizado en finas gotas. La pulverización se basa en el efecto Venturi. En la simbología neumática, al grupo formado por el compresor, los conductos de aire comprimido y la unidad de mantenimiento se simboliza por un círculo con un punto en el centro: 32

7 6. MEDIDAS DE SEGURIDAD Un sistema de compresión de aire es un mecanismo cuyo funcionamiento resulta muy seguro, rara vez se producen accidentes, pero si ha habido alguno se ha debido fundamentalmente a un error humano. Para evitar estos accidentes, hay que seguir unas normas de seguridad: 1- Leer las instrucciones: Aprender el funcionamiento de cada componente, leyendo cuidadosamente las instrucciones del manual de uso de la máquina. 2- Revisar la máquina antes de usarla. Comprobar el estado de mangueras, acoplamientos y mecanismos de control del aire, así como todo el conjunto del compresor antes de ponerlo en marcha. Nunca utilizar una unidad dañada. 3- Emplear tomas de corriente en buen estado. Usar sólo una toma que acepte enchufes de 3 patas. 4- Arrancar el compresor sólo en superficies secas. El compresor debe estar colocado en lugares en los que circule aire limpio y seco. Evitar que el polvo, la suciedad y la pintura atomizada penetren en la unidad. 5- No reparar o revisar una máquina cuando esté conectada a la red eléctrica. 6- Mantener las manos lejos de las partes móviles. No llevar ropa suelta que pueda quedar atrapada en la máquina. 7- Recordar que el compresor se calienta en su uso. Hay que ser precavido a la hora de tocarlo (aunque esté parado). 8- Evitar que las mangueras se enreden y mantenerlas lejos de charcos y suelos mojados, sobre todo si son disolventes. 9- Procurar que no haya presión al cambiar alguna herramienta neumática. 33