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1. EFA MORATALAZ. 1º ELECTROMECÁNICA DE VEHÍCULOS. CIRCUITOS DE FLUIDOS, SUSPENSIÓN Y DIRECCIÓN.
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.
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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 25000 m3
/h.
Compresor de dos etapas en V
Compresor de dos etapas en línea
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.
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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.
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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 %.
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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, ....
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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:
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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.
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