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Definición: Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable. Utilizacion de compresores: UtilizaciónLos 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. Clasificación según el método de intercambio de energía: Sistema Pendular Taurozzi Reciprocantes o Alternativos: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semi-hermeticos o abiertos. Los de uso domestico son hermeticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. los de mayor capacidad son semi-hermeticos o abietos, que se pueden desarmar y reparar. de Espiral (Orbital, Scroll) Rotativo-Helicoidal (Tornillo, Screw): la compresión del gas se hace de manera continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadas potencias, solamente. Rotodinámicos o Turbomáquinas: Utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez éstos se clasifican en: Axiales Radiales Tipos de compresores: Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina). Compresores de émbolo Compresor de émbolo oscilante . Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Compresor de émbolo oscilante Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: Para los caudales véase la figura 14 diagrama. Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. Para el caudal véase la figura 14 (diagrama). El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente. Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes: Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. Compresor Roots Turbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial hacia afuera; el aire en circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí se vuelve a acelerar hacia afuera. Elección del compresor Caudal Por caudal entiendo la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos. El caudal teórico y El caudal efectivo o real En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto de cilindrada * velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante. Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Sólo éste es el que acciona y regula los equipos neumáticos. Los valores indicados según las normas ?representan valores efectivos (p. ej.: DIN 1945). El caudal se expresa en m3/min ó m3/h . No obstante, son numerosos los fabricantes que solamente indican el caudal teórico Presión También se distinguen dos conceptos: La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores. La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. Turbocompresores. Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diésel. En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia máxima para una cilindrada dada, estos modelos pagan menos impuestos que los que no tienen turbocompresor. FuncionamientoEn los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión, en cuyo eje se fija solidariamente un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica. Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, después de ceder gran parte de su energía interna (mecánica + térmica) a la misma. El aire entra al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario negativo de un aumento de la temperatura más o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con el intercooler. Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniéndose más par motor en cada carrera útil (carrera de expansión) y por lo tanto más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los diésel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, siempre entra aire en exceso al carecer de mariposa, por ello es en este tipo de motores en donde se ha encontrado su máxima aplicación (motor turbodiesel). Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una presión máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75 psi). En motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares dependiendo de si el motor es gasolina o diésel. Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros, como los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por una polea conectada al cigüeñal). Regulación del turbocompresorEn muchos casos, y según el tamaño del turbo, con objeto de limitar el exceso de presión cuando la turbina trabaja a máximas revoluciones (por ejemplo subiendo una cuesta prolongada con el acelerador a tope) existe un dispositivo mecánico de regulación, una válvula de descarga (Waste-gate) que desvía mediante una derivación o Bypass parte o todo de los gases, limitando de esta manera el régimen de la turbina y por tanto del compresor. a.Limpieza interior de aceites y carbonillas. b.Válvulas de seguridad: comprobación de su status como dispositivo de control apto para este tipo de funciones. En caso de que sea necesaria su sustitución será posible exigir al instalador que efectúe el cambio que facilite una copia del certificado acreditativo del fabricante del dispositivo donde se especifique la capacidad de descarga de la válvula. En caso de que sea necesaria su sustitución sólo se empleará válvulas nuevas que llevarán o bien grabado o bien en una placa los siguientes datos: fabricante, diámetro nominal, presión nominal, presión de tarado y caudal nominal. Las válvulas sustituidas serán precintadas a la presión de tarado. c.Manómetros: ser comprobará su buen estado y funcionamiento. Así mismo se comprobará que los manómetros existentes sean de clase 2.5 según el Reglamento de Aparatos a Presión. Si un manómetro necesita ser sustituido, sólo lo será por otro nuevo, de clase 2.5, según el citado Reglamento. Una vez sustituido se comprobará su correcto funcionamiento. d.Dispositivos de inspección y limpieza: se comprobará la accesibilidad a los orificios y registros de limpieza. En el caso de los purgadores, se comprobará su operatividad. Así mismo se comprobará el funcionamiento de los dispositivos de refrigeración y captación de aceite del aire alimentado. e.Engrase: el aceite que se emplee estará libre de materias resinificables. Se utilizará aceite de propiedades antioxidantes con punto de inflamación superior a 125ºC. Cuando la presión de trabajo sobrepase los 20 Kg/cm2, sólo deberán utilizarse aceites con punto de inflamación superior a 220ºC. Mantenimiento del Compresor: Mantenimiento básico de la fuente de aire que va a nuestro aerógrafo -------------------------------------------------------------------- Un detalle que debes cuidar permanentemente, es el agua en el filtro y en el depósito de aire del compresor. --¿Qué sucede? -- El tanque de aire junta agua debido a la condensación por la diferencia de temperaturas entre el ambiente y el tanque. Esta agua producto de la condensación debería quedarse en el filtro de agua, pero este, al saturarse la deja pasar en forma de pequeñas gotas que se mezclarán con la pintura justo en la salida de la boquilla. Esta mezcla de aire + agua + pintura es especialmente problemática. ---Si estas usando lacas nitrocelulosicas (como las de los autos) la pintura se corta y hace grumo, pasta en la aguja e interior de los conductos del aerógrafo. ---Si estas usando tintas acrílicos el agua diluye la tinta y se produce un aguado o una salida indeseable y totalmente impropia con altísimas probabilidades de arruinar el trabajo. En cualquier caso la salida de agua por la boquilla causa daños y contratiempos casi siempre graves. ------------------------------ EL COMPRESOR (TIPOS) ----------------------------- Si tu compresor es con pistón seguro lleva aceite. También es altamente probable que la máquina tenga un medidor del nivel del aceite en su interios. A veces eun "ojo" de vidrio transparente donde se puede ver claramente el aceite dentro del él (si es que hay). Otras veces es una varilla metálica que debes quitar y ver que el aceite llega a la medida que indica debe estar. (la varilla tiene marcas de mínimo y máximo). NUNCA cuando cambies el aceite o agregues, coloques más aceite del que dice la marcas debe haber. Si por alguna razón falta aceite a menudo es porque algo anda mal (a veces se evapora un poquito) y debes completar el nivel requerido, pues nunca eches más allá del nivel que el fabricante dispuso pra el equipo. El aceite se debe cambiar cada tanto tiempo. Dependiendo de la cantidad de horas de trabajo continuadas e intermitentes, debes cambiar el aceite. Consulta a quien te lo vendió. (generalmente en trabajo comun el cambio es una o dos veces al año más o menos). Este tipo de compresor tiene un lugar específico por donde aspira el aire y luego lo presiona en su depósito. Ese lugar de aspiración tiene un filtro (es notorio) que siempre está a la vista y con fácil acceso. Este filtro debe llimpiarse con regularidad (más o menos una vez al mes) dependiendo un poco si lo tienes en un lugar con mucho polvo o tu zona / barrio tiene calles que no están asfaltadas. O sea, por limpiarlo no pecas. ;-) Para el mantenimiento del compresor a diafragma es necesario desarmarlo integro cada tanto porque normalmente esta demasiado cerca de el lugar donde se pinta (el compresor a piston puede estar a muchos metros de distancia del lugar donde se pinta). Esta ubicación cercana hace que el compresor aspire pintura y su motor eléctrico con el tiempo junte el polvo de las pinturas secas en el aire y en el piso que se ubicarán dentro de él produciendo calentamientos y baja de rendimiento notoria. Otro es que el diafragma se seca, se agrieta y las perdida de potencia es también facil de sentir. El diafragma no se repara, se compra nuevo y se cambia por el viejo. La biela está apoyada sobre un eje que tiene un rulemán blindado. Cuando este tiene juego libre (desgaste) se debe cambiar por otro igualmente blindado. El motor eléctrico se apoya en dos puntos que suelen degastarse. En caso que el compresor sea demasiado "trucho" (ordinario#baja calidad) no tendrá rulemanes. Si es de buena o mediana calidad tendrá rulemanes que en caso de desgaste deben cambiarse por otros de igual caracteristicas. Si no tiene rulemanes deberás ir con un tornero (o metalurgica) para que te fabrique los casquillos de bronce ajustrados al eje. COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorias. El compresor reciprocante tienen uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera. Los rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas o paletas y anillo de liquido. Cada uno con una carcasa, o con mas elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como los lóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cada rotación. 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 COMPRESORES ROTATORIOS. Los sopladores, bombas de vacío y compresores rotatorios son todos de desplazamiento positivo, en los cuales un elemento rotatorio desplaza un volumen fijo con cada revolución. El más antiguo y conocido es el soplador de lóbulos, en el cual dos o tres rotores en forma de ·8· se acoplan entre sí y se impulsan con engranes de sincronización montados en cada eje. Los sopladores de lóbulos van desde muy pequeños, para compresores producidos en serie, desde unos 2ft3/min., hasta los más grandes, para unos 20000 PCMS. Se usan principalmente como sopladores de baja presión, que comprimen el aire o gases desde la presión atmosferica hasta 5 a 7 psig y, algunos hasta 25 psig, en tipos especiales. Tambien se utilizan mucho como bombas de vacío, que son en realidad compresores que funcionan con presiones de succión inferiores a la atmosférica y con presiones de descarga iguales a la atmosférica o un poco mayores. El segundo estilo es el de aspas o paletas deslizantes, que tiene un rotor con ranuras, dentro de las cuales se deslizan las aspas hacia dentro y afuera en cada revolución. Las aspas atrapan el aire o gas y en forma gradual reducen su volumen y aumentan la presión, hasta que escapa por orificios en la carcasa. En las industrias de procesos químicos los tipos de lóbulos y de aspas tienen aplicación limitada porque producen presiones bajas y sólo se pueden obtener, en general con carcasa de hierro fundido, que los hacen inadecuados para ciertos gases corrosivos o peligrosos. Un tercer tipo es el compresor de espiral rotatorio que se utilizan para altas presiones y vienen en tamaños grandes. Están disponibles en estructuras enfriadas por aceite y secas. Sus capacidades van desde unos 50 hasta 3500 PCMS en el tipo inundado por aceite, y de 1000 a 20000 PCMS en los de tipo seco, estos pueden funcionar a velocidades de 10000 a 12000 rpm y con presiones de descarga de 200 a 400 psig, o sea un aumento de 50 psig por carcasa. Los compresores alternativos de embolo se clasifican: Según la fase de compresión en Monofásico o de simple efecto, cuando el pistón realiza una sola fase de compresión (la acción de compresión la ejecuta una sola cara del pistón). Bifásico, de doble efecto o reciprocante cuando el pistón realiza doble compresión (la acción de compresión la realizan ambas caras del pistón). Según las etapas de compresión se clasifican en: Compresores de una etapa cuando el compresor realiza el proceso de compresión en una sola etapa. Compresores de varias etapas cuando el proceso de compresión se realiza en mas de una etapa por ejemplo una etapa de baja presión y una etapa de alta presión. Según la disposición de los cilindros se clasifican en: Verticales -Horizontales Los compresores alternativos abarcan desde una capacidad muy pequeña hasta unos 3.000 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 alternativos. El número de etapas o cilindros se debe seleccionar con relación a las temperaturas de descarga, tamaño disponible para los cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor. Los tamaños más bien pequeños, hasta de unos 100 HP, pueden tener cilindros de acción sencilla, enfriamiento con aire, y se puede permitir que los vapores del aceite en el depósito (cárter) 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, pistón de doble acción, prensaestopas separado que permite fugas controladas y pueden ser de¡ 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. COMPRESORES ROTATIVOS O CENTRÍFUGOS Los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases mediante ruedas de paletas. Los ventiladores son compresores centrífugos de baja presión con una rueda de paletas de poca velocidad periférica (de 10 a 500 mm de columna de agua; tipos especiales hasta 1000 mm). Las máquinas soplantes rotativas son compresores centrífugos de gran velocidad tangencial (120 a 300 m/seg.) y una relación de presiones por escalón p2/p1 = 1,1 a 1,7. Montando en serie hasta 12 ó 13 rotores en una caja puede alcanzarse una presión final de » 12kg/cm2, comprimiendo aire con refrigeración repetida. Compresores de paletas deslizantes Este tipo de compresores consiste basicamente de una cavidad cilindrica dentro de la cual esta ubicado en forma excentrica un rotor con ranuras profundas, unas paletas rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el rotor la fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del cilindro. El gas al entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de la cavidad cilindrica es comprimidad al disminuir el volumen de estos espacios durante la rotacion. INSTALACIONES AUXILIARES Refrigeradores del Gas (para enfriar el gas después de cada escalón) Con presiones bajas se emplea preferentemente el refrigerador de haz tubular, en el que circula el gas por fuera de los tubos y el agua por dentro de los mismos, o el refrigerador con elementos de tubos de aletas. En los refrigeradores de haz tubular se dan al gas varios cambios de dirección mediante unos mamparos en laberinto para que la velocidad del gas sea la conveniente a la buena transmisión del calor. En los refrigeradores de elementos no existe laberinto, por lo cual ocasiona menos pérdidas de carga. Otras ventajas del refrigerador de elementos: poco espacio ocupado por los tubos de aletas, lo que permite disponer grandes espacios de amortiguamiento y de condensación de en la caja del refrigerador, y facilidad de limpieza por la sencillez de desmontaje de los elementos refrigeradores. REFRIGERADORES DE GAS Gasto del compresor en la aspiración m3/min La cantidad de calor Q [kcal/h] eliminada en cada escalón se obtiene aproximadamente, de la potencia del escalón Ni[HP] y de la cantidad de vapor de agua condensado en el refrigerador Gw (Kg.), por la fórmula Q=632 Ni + 600 Gw. De Q y de la elevación de temperatura admitida en el agua de refrigeración se obtiene la cantidad necesaria de esta última. La temperatura de salida del agua no debe pasar de 40° para evitar la formación de incrustaciones. Velocidad del agua 1,5 a 2 m/seg.; velocidad del gas 5 a 15 m/seg. A la resistencia al paso del calor 1/k por superficies limpias hay que añadir, por la suciedad inevitable de 0,0005 a 0,001 m2h° /kcal por cada cara en contacto con agua o gas, o más si se trabaja en condiciones desfavorables. Filtros de polvo Acumulador de aire a presión. Compensa las pulsaciones del compresor y también, como indica su nombre, actúa como acumulador. Su capacidad será holgada para evitar un trabajo excesivo del regulador y conseguir un buen efecto separador del agua y del aceite. Compresores de hélice Los compresores de hélice se usan para la manipulación de grandes volúmenes de gases a relativas bajas presiones siendo máquinas que hacen el trabajo contrario de las turbinas. Una aplicación típica de un compresor de hélice se encuentra en los sobrecargadores de los motores de combustión interna. El presenta trabajo tiene como objetivo principal tratar sobre la información básica que de la asignatura Máquinas Térmicas e Hidráulicas requiere como objetivo principal de este tema. La investigación fue bibliográfica aún cuando el material ha sido de difícil obtención, sin embargo se han tratado de abarcar los aspectos más resaltantes referentes al uso e importancia que tiene el turbocompresor en el proceso de admisión de los motores de combustión interna. Cuanto más aire y combustible seamos capaces de introducir en los cilindros del motor, mayor será la potencia que se podrá obtener, pero mayor será la masa de aire necesaria para quemarlo; de esta necesidad surge la idea de los motores sobrealimentados. La carga fresca entra al cilindro a una presión muchísimo mayor a la presión de entrada del compresor, y por tanto la temperatura de entrada será igualmente alta. La sobrealimentación consiste en establecer a la entrada de los cilindros del motor una atmósfera de aire con una densidad superior a la normal de forma que para un mismo volumen de aire, la masa de ese aire es mayor; para ello se utilizan una serie de accesorios que serán diferentes según el tipo de sobrealimentador que se utilice. El turbocompresor o turboalimentador es básicamente un compresor accionado por los gases de escape, cuya misión fundamental es presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de admisión, permitiendo que se queme eficazmente más cantidad de combustible. De este modo, el par motor y la potencia final pueden incrementarse hasta un 35%, gracias a la acción del turbocompresor. Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor. La energía para el accionamiento del turbocompresor se extrae de la energía desperdiciada en el gas de escape del motor, está compuesto de una rueda de turbina y eje, una rueda de compresor, un alojamiento central que sirve para sostener el conjunto rotatorio, cojinetes, un alojamiento de turbina y un alojamiento de compresor. La rueda de turbina está situada en el alojamiento de turbina y está montada en un extremo del eje de turbina. La rueda del compresor está situada en el alojamiento dcl compresor y está montada en el extremo opuesto del eje de la rueda de turbina para formar un conjunto integral rotatorio. El conjunto rotatorio se compone de una rueda de turbina y eje formando conjunto, un aro de pistón, un espaciador de empuje, rueda de compresor y tuerca de retención de rueda. El conjunto rotatorio se apoya sobre dos cojinetes lubricados a presión mantenidos en el alojamiento central por aros de resorte. Conductos internos de aceite están perforados en el alojamiento central para proveer lubricación a los cojinetes de eje de rueda de turbina, la arandela de empuje, collarín de empuje y espaciador de empuje. COMPRESORES DE TORNILLO El estudio del primer compresor rotativo de tornillo, lo realiza en 1934 el profesor Alf Lysholm .El principio de funcionamiento de este compresor está esquematizado en la figura 6-15. Lo que esencialmente constituye el compresor de tornillo, es un par de rotores que tienen lóbulos helicoidales de engranaje constante. Los rotores van montados en un cárter de hierro fundido provisto de una admisión para aire en un extremo y una salida en el otro. El tornillo macho tiene normalmente cuatro lóbulos y el hembra seis. El tornillo macho ha girado 1/4, el hembra 1/6 de revoluciones, en cada una de las figuras de] diagrama (Fig. 6-15) . Según giran los rotores , los espacios que hay entre los lóbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisión y el incremento de volumen experimentado provoca un descenso de presión, con lo que dichos espacios empiezan a llenarse de aire (A). Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presión neumática en el aire entrante; no hay bomba de aceite. Cuando los espacios interlobulares están completamente cargados de aire, la rotación , que prosigue, cierra el orificio de admisión y comienza la compresión (B) El volumen de aire que hay entre los rotores en engrane continuo sufre aún mayor reducción (E). Cuando se alcanza la presión final a que se somete el aire, el espacio interlobular queda conectado con el orificio de salida (D). la mezcla descargada de aire/aceite pasa por un separador que elimina las partículas de aceite. Entonces fluye el aire limpio por la tubería neumática web grafia http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina) http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/compresores/ http://www.proyectosfindecarrera.com/tipos-compresores.htm http://www.compair.es/About_Us/Compressed_Air_Explained--03The_three_types_of_compressors.aspx http://www.monografias.com/trabajos23/bombas-y-compresores/bombas-y-compresores.shtml

PROTECCIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS Toda instalación eléctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos a ellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella. Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una instalación eléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay tres que deben usarse en todo tipo de instalación: de alumbrado, domesticas, de fuerza, redes de distribución, circuitos auxiliares, etc., ya sea de baja o alta tensión. Estas tres protecciones eléctricas, que describiremos con detalle a continuación son: a) Protección contra cortocircuitos. b) Protección contra sobrecargas. c) Protección contra electrocución. PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS Se denomina cortocircuito a la unión de dos conductores o partes de un circuito eléctrico, con una diferencia de potencial o tensión entre si, sin ninguna impedancia eléctrica entre ellos. Este efecto, según la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero, hace que la intensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores y máquinas debido al calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule. En la práctica, la intensidad producida por un cortocircuito, siempre queda amortiguada por la resistencia de los propios conductores que, aunque muy pequeña, nunca es cero. I = V / Z ( si Z es cero, I = infinito) Según los reglamentos electrotécnicos, "en el origen de todo circuito deberá colocarse un dispositivo de protección, de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en la instalación". No obstante se admite una protección general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados. Los dispositivos mas empleados para la protección contra cortocircuitos son: Fusibles calibrados (también llamados cortacircuitos), o Interruptores automáticos magnetotérmicos PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS Se denomina puesta a tierra a la unión eléctrica, entre todas las masas metálicas de una instalación y un electrodo, que suele ser generalmente una placa o una jabalina de cobre o hierro galvanizado (o un conjunto de ellos), enterrados en el suelo, con el fin de conseguir una perfecta unión eléctrica entre masas y tierra, con la menor resistencia eléctrica posible, como se ve en la figura 16.4. Con esto se consigue que en el conjunto de la instalación no puedan existir tensiones peligrosas entre masas y tierra. En las instalaciones industriales deben de realizarse tomas de tierra independientes para: las masas metálicas de los aparatos eléctrico, para la conexión de los neutros de los transformadores de potencia y para la conexión de los descargadores o pararrayos. En las instalaciones domésticas y de edificios en general se conectarán a la toma de tierra: Los enchufes eléctricos y las masas metálicas de aseos, baños y cocinas. Las instalaciones ejecutadas con tubos metálicos de: fontanería, calefacción y gas, así como calderas, depósitos, instalaciones de ascensores y montacargas, y en general todo elemento metálico que pueda entrar en contacto con un cable bajo tensión. Las estructuras metálicas y las armaduras de columnas y muros de hormigón. Las instalaciones de pararrayos. Las instalaciones de antenas, tanto de TV como de FM. El tipo de toma de tierra con placas, jabalinas, cables, etc.) dependerá generalmente, de la resistencia del terreno y de las dificultades de instalación de uno u otro tipo, para conseguir una baja resistencia de contacto a tierra. El tipo mas empleado tanto doméstica como industrialmente es el que se hace con jabalinas hincadas verticalmente en el terreno, de 1,5 o 2 metros de longitud generalmente. Existen muchas tablas y fórmulas para calcular las tomas de tierra, según sea el tipo de terreno o el tipo de electrodo empleado, pero son métodos laboriosos y poco exactos, por lo cual lo que se suele hacer en la práctica es medir la resistencia de la toma de tierra una vez realizada, y si aun es grande se coloca una jabalina o varias mas y se mide de nuevo. Estas es mejor colocarlas separadas unas de otras, al menos 2 metros, para conseguir menor resistencia de contacto. INTERRUPTORES O RELÉS DIFERENCIALES El interruptor diferencial es un aparato cuya misión es desconectar una red de distribución eléctrica, cuando alguna de sus fases se pone a tierra, bien sea directamente o a través de humedades generalmente. El interruptor diferencial se activa al detectar una corriente de defecto Id, que sea superior a su umbral de sensibilidad Is. La protección diferencial está basada en la 1ª Ley de Kirchoff, que como ya sabemos dice: "En todo nudo de conductores, la suma de las intensidades que a él llegan, es igual a la suma de las intensidades que de él salen". Esto hace que cuando se produce la derivación a tierra de una fase, exista un desequilibrio entre la suma geométrica de las intensidades de la red; este desequilibrio, que es precisamente la corriente de defecto Id, es lo que detecta el interruptor diferencial, provocando a continuación la desconexión de la red defectuosa. Dispositivo eléctrico Que debe estar instalado en el cuadro general de la vivienda; la función que tiene es desconectar la instalación eléctrica de forma rápida cuando existe una fuga a tierra, con lo que la instalación se desconectará antes de que alguien toque el aparato averiado. En caso de que una persona toque una parte activa, el interruptor diferencial desconectará la instalación en un tiempo lo suficientemente corto como para no provocar daños graves a la persona. Los interruptores diferenciales se caracterizan por tener diferentes sensibilidades. La sensibilidad es el valor que aparece en catálogo y que identifica al modelo, sirve para diferenciar el valor de la corriente a la que se quiere que "salte" el diferencial, Las diferentes sensibilidades son: •Muy alta sensibilidad: 10 mA •Alta sensibilidad: 30 mA •Sensibilidad normal: 100 y 300 mA •Baja sensibilidad: 0.5 y 1 mA El tipo de interruptor diferencial que se usa en las viviendas es de alta sensibilidad (30 mA). En el interruptor diferencial hay un pulsador de prueba(botón indicado con una T o una P), que simula un defecto en la instalación y por lo tanto al ser pulsado, la instalación deberá desconectar ya que hace una derivación a tierra. Es recomendable apretar el pulsador periódicamente. La instalación en la vivienda del interruptor diferencial no es sustitutivo de alguna de las otras medidas que hay que tomar para evitar contactos directos o indirectos. Esta protección consiste en hacer pasar los conductores de alimentación por el interior de un transformador de núcleo toroidal. La suma vectorial de las corrientes que circulan por los conductores activos de un circuito en funcionamiento sin defecto es cero. Cuando aparece un defecto esta suma no es cero y se induce una tensión en el secundario, constituido por un arrollamiento situado en el núcleo, que actúa sobre el mecanismo de disparo, desconectando el circuito cuando la corriente derivada a tierra es superior al umbral de funcionamiento del dispositivo diferencial. SIMBOLOGIA DEL INTERRUPTOR DIFERENCIAL: Son dispositivos de protección de sobreintensidad, abren el circuito cuando la intensidad que lo atraviesa pasa de un determinado valor, como consecuencia de una sobrecarga o un cortocircuito. Generalmente están formados por un cartucho en cuyo interior está el elemento fusible (hilo metálico calibrado) rodeado de algún material que actúa como medio de extinción, el cartucho se aloja en un soporte llamado portafusible que actúa como protector. En ocasiones forman parte o están asociados con otros elementos de mando y protección como seccionadores, interruptores... El poder de ruptura del fusible viene expresado por el valor eficaz de la corriente de cortocircuito que se hubiera alcanzado de no existir el fusible. Existe gran variedad de fusibles en el mercado de acuerdo con los elementos a proteger. En cuanto al poder de corte existen tres tipos: extrarrápidos, rápidos y de fusión lenta. tipos de proteccion electricas a) Fusibles (protecciones térmicas) Estos dispositivos interrumpen un circuito eléctrico debido a que una sobrecorriente quema un filamento conductor ubicado en el interior, por lo que deben ser reemplazados después de cada actuación para poder reestablecer el circuito. Los fusibles se emplean como protección contra cortocircuitos y sobrecargas. b) Interruptor Termomagnético o Disyuntor Estos interruptores cuentan con un sistema magnético de respuesta rápida ante sobrecorrientes abruptas (cortocircuitos), y una protección térmica basada en un bimetal que desconecta ante sobrecorrientes de ocurrencia más lenta (sobrecargas). Estos disyuntores se emplean para proteger cada circuito de la instalación, siendo su principal función resguardar a los conductores eléctricos ante sobrecorrientes que pueden producir peligrosas elevaciones de temperatura. c) Interruptor o Protector Diferencial El interruptor diferencial es un elemento destinado a la protección de las personas contra los contactos indirectos. Se instala en el tablero eléctrico después del interruptor automático del circuito que se desea proteger, generalmente circuitos de enchufes, o bien, se le puede instalar después del interruptor automático general de la instalación si es que se desea instalar solo un protector diferencial, si es así se debe cautelar que la capacida nominal (amperes) del disyuntor general sea inferior o igual a la del protector diferencial. El interruptor diferencial censa la corriente que circula por la fase y el neutro, que en condiciones normales debiese ser igual. Si ocurre una falla de aislación en algún artefacto eléctrico, es decir, el conductor de fase queda en contacto con alguna parte metálica (conductora), y se origina una descarga a tierra, entonces la corriente que circulará por el neutro será menor a la que circula por la fase. Ante este desequilibrio el interruptor diferencial opera, desconectando el circuito. Estas protecciones se caracterizan por su sensibilidad (corriente de operación), es decir el nivel de corriente de fuga a partir del cual comienzan a operar, comúnmente este valor es de 30 miliamperes (0,03 A). Es muy importante recalcar que estas protecciones deben ser complementadas con un sistemas de puesta a tierra, pues de no ser así, el interruptor diferencial solo percibirá la fuga de corriente en el momento en que el usuario toque la carcaza energizada de algún artefacto, con lo que no se asegura que la persona no reciba una descarga eléctrica. Circuito electrico Es tan común la aplicación del circuito eléctrico en nuestros días que tal vez no le damos la importancia que tiene. El automóvil, la televisión, la radio, el teléfono, la aspiradora, las computadoras y videocaseteras, entre muchos y otros son aparatos que requieren para su funcionamiento, de circuitos eléctricos simples, combinados y complejos. (Ver: Historia del circuito eléctrico) Pero ¿qué es un circuito eléctrico? Se denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica; continúa después por el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila. Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica, en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control. ¿Qué es un interruptor o apagador? No es más que un dispositivo de control, que permite o impide el paso de la corriente eléctrica a través de un circuito, si éste está cerrado y que, cuando no lo hace, está abierto. Existen otros dispositivos llamados fusibles, que pueden ser de diferentes tipos y capacidades. ¿Qué es un fusible? Es un dispositivo de protección tanto para ti como para el circuito eléctrico. Sabemos que la energía eléctrica se puede transformar en energía calorífica. Hagamos una analogía, cuando hace ejercicio, tu cuerpo está en movimiento y empiezas a sudar, como consecuencia de que está sobrecalentado. Algo similar sucede con los conductores cuando circula por ellos una corriente eléctrica (movimiento de electrones) y el circuito se sobrecalienta. Esto puede ser producto de un corto circuito, que es registrado por el fusible y ocasiona que se queme o funda el listón que está dentro de el, abriendo el circuito, es decir impidiendo el paso de corriente para protegerte a ti y a la instalación. Relés de protección. Los reles de protección son derivados de los reles de medición, los cuales por su funcionamiento rápido y automático, hacen posible la agrupación. Los reles de protección deben reponder a diversas exigencias : - Consumo propio reducido. - Sensibilidad. - Capacidad de soportar cortocircuitos sin deformarse. - Exactitud de los valores de funcionamiento. - Indicación de los valores de funcionamiento mediante señales ópticas. - Posibilidad de transmisión de los valores medidos para la indicación a distancia. El funcionamiento general de los reles de protección es tal que, al sobrepasar o descender por debajo de un valor de la magnitud de acción que ellos vigilan, hace dispararse al interruptor de potencia. Tipos de relé de protección y vigilancia de líneas y redes. Según su funcionamiento los reles de protección pueden ser : - Sobreintensidad. - Mínima y máxima tensión. - Vigilancia de contactos a tierra. - Diferenciales. - Distancia. Protección contra sobrecargas. Este tipo de protecciones suele utilizarse en líneas subterráneas como medida de precaución para evitar el paso de intensidades superiores a las nominales, con el consiguiente peligro para el aislamiento, por causas térmicas. Naturalmente este exceso de intensidad es siempre muy inferior a la corriente de cortocircuito, utilizándose para su prevención dispositivos térmicos o magnéticos, similares a los utilizados el las protecciones de motores. Corrientes de cortocircuito. Debido al constante incremento de producción de energía eléctrica, las corrientes de cortocircuitos, en los sistemas de transporte y distribución actuales alcanzan valores elevados, que en muchos casos pueden afectar gravemente las instalaciones. La corriente de cortocircuito de una instalación eléctrica, en general, va acompañada, en el momento inicial, de fenómenos transitorios seguidos de una situación permanente. Los efectos básicos del cortocircuito sobre la instalación se pueden resumir en dos : a) Efecto electrodinamico, debido a la fuerza que aparece en los conductores al ser atravesados por fuertes corrientes y estar bajo campo magnético. El campo magnético lo crea la misma corriente o bien la corriente que circule por los conductores vecinos de la misma o distintas fases. Esta fuerza es proporcional al cuadrado de la intensidad. La fuerza máxima se producirá, por tanto, cuando la corriente tenga el valor máximo. Efecto térmico, debido al calor producido por la intensidad ( Efecto Joule ) y a la capacidad calorifica de la zona donde se haya producido. Dada la escasa duración del cortocircuito, normalmente inferior a 3 s, puede afirmarse que no se produce transmisión de calor al medio que rodea al conductor. Puede tomarse como ecuación de equilibrio térmico aproximada la siguiente : Q = R· I2 · D t en donde : R = resistencia ohmica del conductor. I = intensidad que circula por él. D t = tiempo de duración del cortocircuito. Q = capacidad calorifica del cable, que depende de su sección, clase de conductor ( Cu o Al ) y temperatura máxima admisible. A partir de la ecuación de equilibrio podrá calcularse la intensidad de cortocircuito máxima que es capaz de soportar el cable. Además de los efecto anteriores, un cortocircuito produce una caída de tensión elevada, que a su vez puede dar lugar a desequilibrios de tensiones y corrientes en la red. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN UN PUNTO DE LA LÍNEA Supongamos un cortocircuito producido a la salida de un transformador para baja tensión, es decir, el cortocircuito más desfavorable que puede producirse. Para determinar esta intensidad dispondremos de un método práctico basado en unas gráficas que representan las variaciones de la intensidad de cortocircuito en función de la potencia del transformador y de la resistencia de la línea intercalada hasta el lugar del cortocircuito. Basándonos en estas gráficas, el procedimiento a seguir será el siguiente: 1. Se calcula la resistencia del conductor intercalado desde el transformador hasta el cortocircuito. 2. Al valor de resistencia que resulte deberá sumarsele el valor del hilo neutro, cuando el cortocircuito sea entre fase y neutro, y multiplicarlo por cuando el cortocircuito sea entre dos fases. 3. El resultado obtenido se traslada al gráfico de la figura 5, donde en función de la potencia del transformador, se determinará el valor de la intensidad de cortocircuito en amperios. Mediante este procedimiento obtenemos la intensidad de cortocircuito en el punto elegido, y con él tendremos el poder de corte mínimo del fusible o interruptor automático que vayamos a colocar. El valor obtenido será en exceso ya que no tenemos en cuenta la reactancia de la línea. CORTACIRCUITOS FUSIBLES DE BAJA TENSIÓN Los cortacircuitos fusibles son el medio más antiguo de protección de los circuitos eléctricos y se basan en la fusión por efecto de Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil. Los cortacircuitos fusibles o simplemente fusibles son de formas y tamaños muy diferentes según sea la intensidad para la que deben fundirse, la tensión de los circuitos donde se empleen y el lugar donde se coloquen. El conductor fusible tiene sección circular cuando la corriente que controla es pequeña, o está formado por láminas si la corriente es grande. En ambos casos el material de que están formados es siempre un metal o aleación de bajo punto de fusión a base de plomo, estaño, zinc, etc. Fundamentalmente encontraremos dos tipos de fusibles en las instalaciones de baja tensión: • gl (fusible de empleo general) • aM (fusible de acompañamiento de Motor) Los fusibles de tipo gl se utilizan en la protección de líneas, estando diseñada su curva de fusión "intensidad-tiempo" para una respuesta lenta en las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. Los fusibles de tipo aM, especialmente diseñados para la protección de motores, tienen una respuesta extremadamente lenta frente a las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. La intensidad nominal de un fusible, así como su poder de corte, son las dos características que definen a un fusible. La intensidad nominal es la intensidad normal de funcionamiento para la cual el fusible ha sido proyectado, y el poder de corte es la intensidad máxima de cortocircuito capaz de poder ser interrumpida por el fusible. Para una misma intensidad nominal, el tamaño de un fusible depende del poder de corte para el que ha sido diseñado, normalmente comprendido entre 6.000 y 100.000 A. INTERRUPTORES MAGNÉTICOS Son interruptores automáticos que reaccionan ante sobreintensidades de alto valor, cortándolas en tiempos lo suficientemente cortos como para no perjudicar ni a la red ni a los aparatos asociados a ella. Para iniciar la desconexión se sirven del movimiento de un núcleo de hierro dentro de un campo magnético proporcional al valor de la intensidad que circula. Así pues, para la curva ejemplo de la figura 3, cualquier intensidad menor de 4,25 A, no provocaría la desconexión, por más tiempo que estuviera circulando. En cambio, para cualquier intensidad mayor de 4,75 A, provocaría la desconexión inmediata. El límite inferior de la curva (unos 4 milisegundos), viene determinado por el tiempo que transcurre desde el instante de establecimiento de la intensidad, hasta la extinción del arco. Este tiempo marca la inercia mecánica y eléctrica propia de estos aparatos. web grafia http://html.rincondelvago.com/protecciones-electricas.html http://www.profesormolina.com.ar/electromec/prot_circ_elect.htm http://www.eclipse.cl/ei/instalaciones.htm