Compresores dinámicos: compresores centrífugos y axiales

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Si necesita una gran cantidad de potencia, un compresor dinámico es la elección ideal. Están disponibles tanto en diseños axiales como radiales. A menudo se llaman turbocompresores. Los que tienen diseño radial se denominan compresores centrífugos. Un compresor dinámico trabaja a una presión constante, a diferencia de, por ejemplo, un compresor de desplazamiento, que funciona con un flujo constante. El rendimiento de un compresor dinámico se ve afectado por las condiciones externas: por ejemplo, un cambio en la temperatura de entrada provoca un cambio en la capacidad.

¿Qué son los compresores centrífugos?

gráfico que muestra un compresor centrífugo

Un compresor centrífugo se caracteriza por su flujo de descarga radial. El aire se aspira al centro de un rodete giratorio con hojas radiales y las fuerzas centrífugas lo empujan hacia el perímetro del rodete. El movimiento radial del aire produce de manera simultánea un aumento de presión y genera energía cinética. Antes de dirigir el aire hacia el centro del rodete de la siguiente etapa del compresor, pasa a través de un difusor y una voluta donde la energía cinética se convierte en presión.


Cada etapa ocupa una parte del aumento de presión general de la unidad del compresor. En la maquinaria industrial, la relación de presiones máxima de una etapa de compresor centrífugo no suele ser superior a 3. Las relaciones de presión más altas reducen la eficiencia de la etapa. Se utilizan aplicaciones de baja presión y una sola etapa, por ejemplo, en plantas de tratamiento de aguas residuales. Las aplicaciones multietapa ofrecen la posibilidad de interrefrigeración para reducir los requisitos de potencia. Se pueden organizar varias etapas en serie sobre un único eje de baja velocidad. Este concepto se utiliza a menudo en el sector del petróleo y el gas o en el de procesos.


Aunque la relación de presiones por etapa es baja, se utilizan numerosas etapas o conjuntos de múltiples compresores en serie para alcanzar la presión de salida deseada. Para aplicaciones de compresión de aire, se integra una caja de engranajes de alta velocidad con las etapas del compresor para girar los rodetes de piñones de alta velocidad. El rodete puede tener un diseño abierto o cerrado.


El diseño abierto se utiliza más a menudo para aplicaciones de aire de alta velocidad. El rodete se compone normalmente de una aleación especial de acero inoxidable o aluminio. La velocidad del eje del rodete es muy alta en comparación con la de otros tipos de compresores. Las velocidades de 15 000-100 000 rpm son habituales. Esto significa que el eje o el piñón del compresor de alta velocidad utilizan rodamientos con película de aceite comunes en lugar de rodamientos de rodillos. Alternativamente, se pueden utilizar rodamientos con película de aire o rodamientos magnéticos activos para una máquina totalmente exenta de aceite. Hay dos rodetes montados en cada extremo del mismo eje para contrarrestar las cargas axiales causadas por las diferencias de presión. Normalmente se utilizan 2 o 3 etapas con refrigeradores intermedios para aplicaciones estándar de aire comprimido.


En una configuración moderna del compresor de aire centrífugo, se utilizan motores eléctricos de ultra alta velocidad para accionar los rodetes directamente. Esta tecnología crea un compresor compacto sin caja de engranajes y un sistema de lubricación por aceite asociado, lo que lo convierte en un diseño de compresor exento de aceite por completo. Cada compresor centrífugo se debe sellar de manera adecuada para reducir las fugas a lo largo del eje a través de la carcasa del compresor. Se utilizan muchos tipos de retenes, y los más avanzados se pueden encontrar en compresores de alta velocidad diseñados para altas presiones. Los tipos más comunes son los retenes de laberinto, los retenes de anillo o de separación controlada (generalmente, retenes de grafito) y los retenes mecánicos.

¿Qué son los compresores axiales?

un compresor axial es un tipo de compresor dinámico

Un compresor axial tiene flujo axial, por el cual pasa el aire o el gas a lo largo del eje del compresor a través de la filas de hojas fijas y giratorias. De esta manera, la velocidad del aire se incrementa gradualmente al mismo tiempo que las hojas fijas convierten la energía cinética en presión. Por lo general, se incorpora un tambor de compensación en el compresor para contrarrestar el empuje axial. Normalmente, los compresores axiales son más pequeños y ligeros que sus compresores centrífugos equivalentes y suelen funcionar a velocidades más altas. Se utilizan para flujos constantes y de alto caudal volumétrico a una presión relativamente moderada, por ejemplo, en sistemas de ventilación. Dada su elevada velocidad de rotación, están perfectamente acoplados a las turbinas de gas para generar electricidad y propulsar aeronaves.

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