COMPRESORES RECIPROCANTES

¿QUE ES UN COMPRESOR RECIPROCANTE?

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de salida del cilindro. 

COMPRESOR RECIPROCANTE

TIPOS DE COMPRESORES

         SIMPLE ETAPA:

        •Son compresores con una sola relación de compresión, que incrementan la presión una vez; solo poseen un depurador interetapa, un cilindro y un enfriador interetapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberías.

MÚLTIPLES ETAPAS:

•Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros.

BALANCEADO – OPUESTO

•Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.

INTEGRALES

•Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal.

•CARACTERISTICAS TECNICAS

•POTENCIA: en caballos de fuerza (Hp) o Kilowatios hora (Kw/h). 

Determina la cantidad de trabajo por unidad de tiempo que puede desarrollar el compresor.

•TENSIÓN: Es la diferencia de potencial de corriente alterna medida en voltios (VAC) cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V.

•FRECUENCIA: es la variación por segundo de la polaridad de la corriente estandarizada en 50 Hz para Europa y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinoamérica incluida Colombia. y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinamérica incluida Colombia.

•INTENSIDAD DE CORRIENTE: el consumo de energía eléctrica medida en Amperios (A) el cual se encuentra en proporción directa con la capacidad de trabajo eléctrico del motor.

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•COEFICIENTE DE OPERACIÓN: corresponde a la relación entre el efecto refrigerante neto o calor que absorbe el refrigerante del producto y el proceso de compresión o calor que absorbe el refrigerante en el compresor.

•RENDIMIENTO ENERGÉTICO: es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia eléctrica dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energía eléctrica consumida.

PARTES DE UN COMPRESOR RECIPROCANTE

COMPRESOR RECIPROCANTE SEPARABLE

FUNCIONAMIENTO DE UN COMPRESOR

El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

• 1. Compresión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen cerrada.
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• 2. Descarga, luego de que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succión permanece cerrada.
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• 3. Expansión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presión del vapor de succión (Ps).
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• 4. Succión, luego de que la válvula de succión se abrió, que es un poco después del punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistón se desplaza hasta el punto muerto inferior, al final de la carrera de succión, la velocidad del pistón disminuye hasta cero, igualándose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la velocidad del pistón no exista tiempo material a que éste equilibrio se establezca); la válvula de succión se cierra, la válvula de descarga permanece cerrada.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Mayor flexibilidad en capacidad de flujo y rango de presiones. Más alta eficiencia y costo de potencia más bajo. Capacidad de manejar pequeños volúmenes de gas. Son menos sensitivos a la composición delos gases y las propiedades cambiantes. Presentan menores temperaturas de descarga por su enfriamiento encamisado Pueden alcanzar las presiones más altas.

Fundaciones más grandes para eliminarlas altas vibraciones por el flujo pulsante. En servicios continuos se requieren unidades de reserva, para impedir paradas de planta debido al mantenimiento. Los costos de mantenimiento son 2 a 3 veces más altos que los compresores centrífugos. El funcionamiento continuo es más corto que para los centrífugos Requieren inspección más continua. Cambios en la presión de succión pueden ocasionar grandes cargas en las barras del pistón

APLICACIONES INDUSTRIALES

Servicios Comunes de Compresores Reciprocantes

• Refinerías y Petroquímica

Amoniaco, Urea, Metanol, Etileno, Óxido de Etileno, Polipropileno, Gas de Alimentación, Separación de Componentes de Gas Natura, Almacenamiento de GNL, Craqueo Catalítico• Destilación

• Petróleo y Gas

Levantamiento artificial, reinyección, tratamiento de gas, almacenamiento de gas, transmisión, gas combustible, booster, distribución de gas.

FALLAS COMUNES EN LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

1.- BAJA PRESIÓN DE DESCARGA.-

• Mayor demanda que la capacidad del compresor.
• Anillos del pistón desgastados.
• Empaques defectuosos.
• Baja velocidad.
• Fugas excesivas.

2.- INSUFICIENTE CAPACIDAD.-

• Fugas excesivas.
• Alta presión de descarga.
• Velocidad incorrecta.
• Filtros de aire obstruidos.
• Anillos y pistones.
• Deslizamiento de bandas.
• Falla en el regulador de aire.

3.- ALTA PRESIÓN EN EL ENFRIADOR INTERMEDIO.

• Rotura o fugas por la válvula de alta presión.
• Fugas o defectos en los empaques del asiento de las válvulas.
• Manómetro defectuoso.

4.- GOLPETEOS.-

• Excesivo depósito de carbono.
• Rayados los pistones o cilindros.
• Defectos en el lubricador.
• Materia extraña en el cilindro.
• Golpeteo del pistón en la cabeza del cilindro.
• Desprendimiento del pistón o del perno del pistón.
• Desgaste de las chumaceras de los vástagos.
• Separación de las chumaceras principales.
• Ralladuras de la cruceta o de las guías de la cruceta.

CONDICIONES GENERALES PARA COMPRESORES

¿Qué son los compresores?

Un compresor es aquella máquina dinámica que se encarga de elevar la presión de un fluido compresible (gas, vapor o mezclas a gases) a otra presión más alta utilizando para ello la energía cinética de un rotor, la cual acciona un pistón o unas hélices helicoidales. Básicamente el compresor funciona por energía eléctrica suministrada al motor.

COMPRESOR DE AIRE

¿PARA QUE SE UTILIZAN LOS COMPRESORES?

Se suelen utilizar para: Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton . Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento. se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos , los cuales mueven fábricas completas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El compresor basa su principio de funcionamiento en la transformación de la energía generada por motor eléctrico  o de combustión, en energía mecánica y esta a su vez en energía neumática al comprimir el aire hasta una presión de  trabajo preestablecida.

CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES

PARTES DE UN COMPRESOR

  ¿Cómo elijo un compresor?

No todos los tipos de compresores se fabrican en todas las gamas de presión y volumen. En la siguiente figura se indican, en una forma muy general, las capacidades de los compresores reciprocantes, centrífugos, de espiral rotatoria y de flujo axial disponibles. La aplicación más común se indica con la zona de sombreado más oscuro.

¿Cuáles son las causas principales de falla en un compresor?

Por calor excesivo

El calor excesivo provoca quemaduras del compresor.

·         Sobrecalentamiento: Se produce cuando la temperatura del gas de succión al compresor es muy elevada.

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    Bajo Voltaje: Al trabajar el compresor con bajo voltaje se traduce en un aumento de corriente eléctrica (Amperaje) provocando calentamiento en los devanados y daño del aislamiento.

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   Falta de refrigerante: El embobinado se sobrecalentará si no lo baña suficiente vapor de refrigerante para eliminar el calor que desprende.

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    Obstrucciones en el evaporador y falta de ventilación: Bajo estas condiciones el sistema tendrá muy alta presión en la cabeza del compresor y/o baja presión de succión, haciéndose excesiva la temperatura de descarga del compresor.

¿Cómo determinar un calor excesivo en el sistema? 

La temperatura máxima de descarga permisible en un compresor se mide @ 6” de la válvula de descarga y es 107°C. Esta temperatura debe ser medida con un termopar de contacto en la tubería de descarga.

Por contaminantes

En un sistema de refrigeración solo debe circular aceite y refrigerante, cualquier otra sustancia es un contaminante.

·   Aire y humedad: Son los más dañinos ya que pueden reaccionar con el aceite y el refrigerante provocando enlodadura y formación de ácidos dentro del sistema. Se forman por un vacío ineficiente. La humedad forma congelación y taponamiento de la válvula de expansión o el tubo capilar.

·  Ceras, resinas: Obstruyen válvula de expansión y tubo capilar, ocasionan perdida de compresión, tapan orificios de aceite.

·         Suciedad y brisas de metal: Se depositan en las válvulas de expansión obstruyendo la circulación del refrigerante, dañan el material aislante del embobinado, se depositan en éste y provocan corto circuito.

·   Fundentes de soldadura: Son compuestos químicos muy activos y su uso debe ser limitado. Al realizar soldaduras es recomendable pasar una corriente de Nitrógeno de 2 a 5 PSIG por la parte interna de la tubería con esto evitaremos que ingrese escoria al sistema.

Cómo determinar si existen contaminantes dentro del sistema:

Para determinar si existen contaminantes dentro del sistema se pueden utilizar las siguientes herramientas:

·  Humedad. Para determinar humedad en el sistema la Mirilla (también llamada Visor), es un dispositivo auxiliar en los sistemas de Aire Acondicionado y Refrigeración que nos permite observar la condición del refrigerante en el lugar de su ubicación. Es un indicador de la condición del refrigerante cuyas funciones son, determinar su estado líquido y su contenido de humedad.

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  Ácidos. Para determinar si existen ácidos dentro del sistema se puede utilizar un Kit para prueba de acidez. La muestra puede ser tomada en el cárter del compresor es importante que la presión del cárter se encuentre a presión atmosférica. Los sistemas con refrigerantes HFC y con aceite POE son mucho más propensos a captar humedad rápidamente y generar acidez que los sistemas que usan refrigerantes y aceites tradicionales, por lo que requieren más cuidados.

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  Sólidos. Para determinar si la falla del sistema es por la obstrucción de sólidos se puede verificar una caída de presión y temperatura en el filtro deshidratador de la línea de líquido.