Los compresores de aire, tienen una finalidad: comprimir el aire. Existen varios tipos de compresores de aire: tipo espiral, alternativos, de tornillo, rotativo, centrifugo y más. Aunque para la mayoría de nosotros, estos tipos, nos suenen a chino. De hecho, sabemos que se llaman compresores de aire, que tiene muchas funcionalidades y se utilizan en infinidad de aplicaciones. Hasta ahí. Porque en lo relativo a como comprimen el aire, de qué manera lo hace cada tipo o los usos reales, desconocemos prácticamente todo. Por lo que hemos decidido adentrarnos en el mundo de los compresores y conocer algo más sobre sus funciones y aplicaciones. Seguro que nos sorprendemos.
Los diferentes usos del aire comprimido, necesitan que la corriente de aire, posea diferentes dimensiones, o lo que es lo mismo, diferentes calidades del aire. Las más críticas son la presión, el flujo y la calidad del aire. Aunque todos los compresores siguen un mismo proceso básico para comprimir el aire, algunos pasos, difieren. Esas pequeñas diferencias, pueden limitar el valor práctico en alguna de las dimensiones de la corriente de aire que producen. De ahí que el tipo de compresor necesario en cada caso, dependerá del uso que se le vaya a dar al aire comprimido.
Antes de pasar a hablar del proceso de compresión de aire en general, puede ser interesante, conocer las fuentes de energía de las que se valen los compresores para realizar sus funciones. Todo esto, sabiendo que el aire comprimido generado, será una fuente de energía para herramientas neumáticas, instrumentos y más elementos. Lo más habitual es utilizar motores de gasolina en el caso de compresores de menor tamaño que se transportan a mano o sobre ruedas. Los motores diésel suelen ser el combustible de los compresores de exterior de mayor tamaño, utilizados por lo general en construcción comercial. Son compresores de remolque, portátiles o fijos y son más eficientes que los que funcionan con gasolina. Además existen motores eléctricos, en compresores de interior que van desde proyectos caseros hasta industriales.
Paso a paso de la compresión del aire
A la hora de comprimir el aire, el proceso se compone de una serie de pasos como la admisión, la compresión, el almacenamiento integrado, el enfriamiento integrado y la descarga. Aunque cabe señalar que no todos los compresores requieren de almacenamiento o enfriamiento integrado. Para conocer con mayor detenimiento cada uno de estos pasos del proceso, hemos consultado con expertos en el sector de Airmac Air Compressors.
Empezando por el primero de los pasos: la admisión. Para crear el aire comprimido, lo primero que se necesita, obviamente, es aire. De ahí que la primera parte del proceso no sea otra que la admisión de aire. Durante este paso, el aire entra en el compresor a través de una válvula de entrada de aire. Esta válvula suele estar precedida de un filtro que protege el compresor, al minimizar la entrada de contaminantes.
Pasamos a la compresión, durante la que el aire fluye hacia la cámara de compresión, en la que se comprime. La compresión es la conversión de la energía cinética de la fuente de energía en energía potencial, en forma de aire presurizado (con presión). Cada tipo de compresor realiza este paso de diferente manera aunque los conceptos fundamentales se aplican en todos los tipos.
El tercer paso, consiste en el desplazamiento. Los compresores comprimen el aire mediante desplazamiento positivo o dinámico. Los primeros aumentan la presión del aire, reduciendo el volumen del aire. Los segundos, a veces denominados de desplazamiento no positivo, aumentan la presión del aire aumentando su velocidad y luego, reduciéndola.
Este paso se realiza de diferente manera, en función de si se trata de compresores lubricados con aceite o sin aceite. Los primeros, utilizan aceite en la cámara de compresión que ejerce como lubricante, sellador o refrigerante, en muchas ocasiones las tres funciones. Un efecto es introducir una pequeña cantidad de aceite en la corriente de aire durante la compresión. Puede no ser adecuado en función de la finalidad del aire comprimido. En el caso de los compresores sin aceite, no utilizan el aceite en la cámara de compresión por lo que no entra en la corriente de aire, lo que no implica que no se utilice aire en alguna parte del mecanismo.
Lo que nos lleva al almacenamiento integrado. Dependiendo del tipo de compreros, el aire puede fluir hacia un tanque receptor tras ser comprimido. Los usos del almacenamiento integrado se vinculan al tipo de compresor, aunque se comparten dos razones entre los tipos: compresores de ciclos de servicio limitado, no diseñados para funcionar de forma continua, por lo que se recurre al almacenamiento para disponer de aire comprimido aunque no esté funcionando; compresores de modulación que funcionan por debajo de su capacidad.
Los compresores de servicio limitado, no pueden funcionar de forma continua por su diseño, en tanto que los de modulación si pueden hacerlo, por debajo de su capacidad, mejorando la eficiencia energética.
El siguiente paso es el enfriamiento integrado. Comprimir aire genera calor. No es necesario enfriar el aire antes de que salga del compresor, aunque la mayoría de los compresores cuentan con este tipo de sistema para reducir la temperatura del aire antes de la descarga.
Por último, la descarga. Producida cuando el aire fluye a través de la válvula de descargar, sea directamente sobre el punto de uso (por ejemplo un martillo cincelador) o en una serie de secadores y filtros como pueden ser instrumentos de una planta manufacturera.
Los tipos de compresor más comunes
Como ya hemos comentado, los tipos de compresores de aire, siguen un proceso básico de funcionamiento. Aunque los detalles pueden variar de forma importante. Los tipos de compresores más comunes funcionan de manera diferente, veamos cómo.
Los de tipo espiral, son compresores de aire sin aceite de desplazamiento positivo. Utilizan dos espirales intercaladas para comprimir el aire. En función del diseño, una de las espirales puede fijarse y la otra girar o girar ambas. Debido a que las espirales no se tocan, no es necesaria la lubricación. Este movimiento suave y continuo, implica que funcionan silenciosamente, con una vibración mínima y proporcionando corriente de aire sin pulsos. Una limitación notable es el flujo de aire máximo. No requieren almacenamiento integral salvo que utilicen modulación.
En cuanto a los compresores alternativos, a veces denominados de pistón, se trata de compresores de desplazamiento positivo que pueden o no, estar lubricados con aceite. Funcionan de manera similar a los motores de los coches. En la carrera ascendente, el pistón crea un vacío que permite que fluya el aire hacia la cámara de compresión. En la descendente, el aire se comprime y es expulsado de la cámara. Para obtener presiones más elevadas y mayores volúmenes, algunos diseños utilizan dos etapas de compresión.
Son ruidosos y para mantener su eficiencia, los pistones deben deslizarse con suavidad, por lo que requieren lubricación. Esto permite que una pequeña cantidad de aceite entre en la corriente de aire. Debido a que el proceso de compresión crea un pulso en la corriente, requieren almacenamiento integral. Al proporcionar el aire desde el tanque, la corriente proporciona un flujo y presión continuo.
Otro de los tipos de compresores más comunes, es el de tornillo rotativo. Se trata de compresores de desplazamiento positivo que pueden o no, estar lubricados con aceite. Este tipo de compresores, utiliza un par de tornillos helicoidales, denominados rotores, con lóbulos a lo lardo de ambos. El aire es empujado a lo largo del compresor y los lóbulos desde un espacio más grande a otro más pequeño. De igual manera que los compresores alternativos, algunos modelos utilizan dos etapas de compresión para obtener mayor presión y mayor volumen, con eficiencia.
Los compresores de tornillo lubricados con aceite, utilizan un fluido para sellar los espacios entre los rotores, lo que posibilita que uno impulse al otro. Introduciendo algo de aceite en la corriente de aire. Los compresores de tornillo sin aceite, utilizan tiempos muy ajustados entre los lóbulos en lugar de aceite. Este tipo de compresores producen corriente de aire sin pulso, aunque no son tan silenciosos como los de tipo espiral. El almacenamiento integral, va en función de que el compresor requiera o no lubricación con aceite.
Por último, los compresores centrífugos, de desplazamiento dinámico sin aceite. Este tipo de compresores, utilizan un impulsor que gira a gran velocidad para aumentar la velocidad del aire. Este pasa por un difusor para disminuir la velocidad, presurizando el aire. No requiere lubricación por lo que no agrega aceite al aire. Proporciona un flujo de aire continuo y sin pulsaciones. Puesto que produce aire sin aceite y sin pulsos, no requieren almacenamiento integral, salvo que utilicen modulación.
Saber cómo funcionan los compresores puede ayudar a entender su finalidad y cuál puede ser el más adecuado en cada caso. No obstante a la hora de adquirir uno, hay que tener en cuenta otra serie de factores como la eficiencia energética, los costes de mantenimiento, el tiempo de actividad al que se va a someter, etc. De manera que en caso de necesidad, nada como consultar con el profesional adecuado y conocer todo lo necesario, para adquirir el compresor más adecuado.
