Bombas de vacío, compresores booster e intensificadores de presión
22 abril, 2022
Obtenga más información acerca de otros tipos de compresores: la bomba de vacío, el compresor booster y el intensificador de presión.
Guía de compresores booster: tipos, aplicaciones y ventajas
En muchos entornos industriales, una única red de aire comprimido debe servir a una variedad de herramientas y procesos. Aunque la mayoría de los equipos neumáticos funcionan de forma eficiente a una presión estándar de 7 a 13 bar, algunas aplicaciones especializadas requieren una fuerza mucho mayor. Aquí es donde presentamos el compresor booster. En esta guía se explica cómo funcionan los boosters, los tipos principales (aire, gas y oxígeno), las aplicaciones típicas y las ventajas clave.
¿Qué son los compresores booster?
Un compresor booster es una unidad secundaria que aumenta la presión del aire o gas que ya ha sido comprimido por un sistema primario. Instalado aguas abajo del compresor principal, proporciona una salida de alta presión (a menudo de 25 a 40 bar o hasta unos 300 bar) sin aumentar la presión en toda la instalación. Esto permite que una planta funcione a una presión base más baja mientras suministra una presión más alta solo donde es necesaria.
Para verlo en acción, vea este vídeo de un minuto que explica qué es un compresor booster y cómo funciona.
Cómo funcionan los compresores booster
Un compresor booster aumenta la presión comprimiendo un gas que ya está por encima de la presión atmosférica. En la práctica, un compresor primario suministra aire comprimido o gas a la entrada del booster. A continuación, el booster eleva esa presión de entrada a la presión de salida requerida, normalmente utilizando una compresión basada en pistones diseñada para un trabajo a mayor presión.
Un flujo de proceso sencillo es el siguiente:
Compresión primaria: el aire ambiente es comprimido por un compresor estándar a una presión típica de la planta, a menudo de hasta 13 bar aproximadamente.
Entrada del booster: el booster recibe este aire o gas comprimido como su alimentación.
Amplificación de la presión: el booster comprime aún más el gas de entrada. Dependiendo del modelo, puede tratarse de un proceso de una o varias etapas.
Refrigeración y acondicionamiento: las relaciones de presión más altas crean más calor. Muchos sistemas booster utilizan intercooling o postcooling para gestionar la temperatura de descarga y proteger los equipos aguas abajo.
Salida de alta presión: el gas se suministra a la presión necesaria para el proceso en el punto de uso.
Nota: El funcionamiento de un compresor booster se rige por las leyes de la termodinámica, específicamente el principio de que reducir el volumen de un gas aumenta su presión.
Dado que el booster arranca a partir de una presión de entrada elevada, la relación de presión general se puede lograr de forma eficiente.
Por ejemplo, un suministro de entrada cercano a 10 bar puede aumentarse a 40 bar para aplicaciones de presión media o a 200-350 bar para aplicaciones de alta presión. Estos resultados dependerán de la unidad de compresor booster.
Principio de la amplificación de presión
En un sistema típico de dos etapas, el compresor primario suministra aire a una presión de referencia (por ejemplo, 7 bar) a la entrada del booster. Dado que el aire ya es denso, el booster realiza menos trabajo para alcanzar la presión de descarga objetivo en comparación con una máquina que empieza en condiciones atmosféricas. La relación entre la presión de entrada y la presión de descarga se define como la relación de presión.
El trabajo necesario para la compresión sigue la ecuación del proceso politrópico:
Al aumentar la presión de entrada inicial (P1), el trabajo total (W) necesario para alcanzar la presión final (P2) se reduce significativamente.
Tipos de compresores booster
Los compresores booster se pueden clasificar según el gas que se comprime, la banda de presión requerida o la calidad del aire requerida.
Compresores booster de aire
Se utilizan cuando el medio comprimido es aire comprimido estándar. Las aplicaciones comunes de media presión funcionan entre 20 y 40 bar, por ejemplo, soplado de botellas de PET, limpieza industrial y algunas formas de pruebas de estrés o presión. Para una demanda estable a estas presiones, un booster puede actuar como una solución de producción según necesidad en el punto de uso.
Compresores booster de gas
Los boosters de gas están diseñados para manejar gases industriales como nitrógeno, CO₂ u otros gases de proceso, donde los requisitos de compatibilidad de materiales, juntas y limpieza pueden diferir de los sistemas de aire estándar. Se utilizan en procesos de manipulación de gases, pruebas de presión con gases específicos y aplicaciones en las que el medio del proceso no es aire.
Compresores booster de oxígeno
El aumento de oxígeno requiere una atención especial a la limpieza y la seguridad, ya que el oxígeno puede aumentar el riesgo de ignición en presencia de contaminantes. Los boosters de oxígeno se utilizan habitualmente en sistemas de suministro de oxígeno médico y aplicaciones industriales de oxígeno en las que se requiere una presión de suministro más alta. En estas aplicaciones, normalmente se espera una tecnología exenta de aceite y prácticas de limpieza rigurosas.
Requisito de presión como clasificación
La presión media suele considerarse de unos 20 a 40 bar, mientras que los rangos de alta presión habituales son de unos 200 a 350 bar, con algunos procesos especializados que requieren una presión aún mayor. Una división práctica frecuente es alrededor de las clases “40 bar” y “300 bar”, dependiendo de si el proceso es un uso continuo a media presión, el llenado de cilindros a alta presión o procesos inherentemente a alta presión como el corte por láser y ciertas formas de pruebas de presión.
Clasificación de la calidad del aire
Tecnología exenta de aceite frente a tecnología con inyección de aceite
Los requisitos de pureza de la industria dictan la tecnología de lubricación utilizada.
Boosters con inyección de aceite: utilizan aceite para la lubricación y la refrigeración. Son adecuados para aplicaciones industriales generales en las que la filtración integrada puede gestionar el arrastre de aceite.
Boosters exentos de aceite: para sectores como la alimentación, las bebidas y la industria farmacéutica, Atlas Copco ofrece boosters exentos de aceite certificados de Clase 0 según la norma ISO 8573-1. Estos sistemas garantizan que no se añada aceite a la corriente de aire durante la compresión.
Consejo de expertos: cuando el proceso sea sensible, especifique la clase de pureza del aire requerida según la norma ISO 8573-1 y alinee la tecnología de filtración y compresión en consecuencia, especialmente para aplicaciones sensibles al aceite.
Aplicaciones industriales y ventajas
Los boosters se utilizan cuando un proceso específico requiere una presión superior a la que puede proporcionar el resto de la planta. A continuación se indican las aplicaciones industriales más comunes en las que un compresor booster proporciona esa presión adicional de forma eficiente
Fabricación y producción
- El soplado de botellas de PET a menudo requiere una presión media, normalmente alrededor de 40 bar.
- El corte por láser y algunos procesos de conformado de plásticos pueden requerir alta presión.
- La limpieza industrial y las pruebas de presión también son casos de uso comunes de boosters.
Trabajos relacionados con el petróleo, el gas y la energía
La comprobación de presión de componentes y tuberías es un requisito frecuente de alta presión.
Los pasos de manipulación de gas pueden requerir aumentar un gas de proceso específico en lugar de aumentar la presión general de la planta.
Sistemas de oxígeno médicos e industriales
- Los sistemas de suministro o distribución de oxígeno pueden requerir una presión de suministro más alta, con estrictas expectativas de calidad y limpieza.
Ventajas clave de un compresor booster
- Alta presión específica: solo se impulsa la aplicación que necesita alta presión, en lugar de aumentar la presión en toda la planta.
- Flexibilidad del sistema: un compresor primario puede seguir cubriendo la demanda neumática normal, mientras que el booster admite un proceso especializado.
- Ventajas de eficiencia en muchos diseños: empezar con aire comprimido significa que el booster funciona con una elevación de presión menor que un compresor de alta presión a partir de las condiciones ambientales.
Preguntas frecuentes sobre el compresor booster
¿Qué presión puede alcanzar un compresor booster?
Los compresores booster pueden alcanzar una amplia gama de presiones en función de la tecnología y la aplicación prevista. Los sistemas de media presión suelen funcionar entre 25 y 40 bar, lo que es estándar para tareas como el soplado de botellas de PET y la limpieza industrial. Los boosters de alta presión pueden alcanzar los 300 bar para el llenado de cilindros.
¿Pueden funcionar los compresores booster con cualquier compresor primario?
Sí, los compresores booster están diseñados como dispositivos de etapa secundaria que se integran aguas abajo de un compresor primario o fuente de gas. El compresor primario suele suministrar aire a una presión de referencia, a menudo entre 7 y 13 bar, que el booster utiliza entonces como fuente de entrada. Sin embargo, el booster debe dimensionarse con precisión para que coincida con la presión de entrada y el caudal del compresor primario para garantizar la estabilidad del sistema y evitar fallos mecánicos.
¿Cuál es la eficiencia energética de los compresores booster en comparación con los compresores de alta presión?
Los compresores booster son significativamente más eficientes para las necesidades de alta presión localizadas porque amplifican el aire precomprimido en lugar de extraerlo de la presión atmosférica. Este enfoque por etapas reduce la relación de presión por etapa, minimizando el trabajo necesario para la compresión. Los datos de ingeniería indican que cada reducción de 1 bar (14,5 psi) en la presión primaria de la planta ahorra aproximadamente un 7 % en consumo de energía. Además, la incorporación de la tecnología de accionamiento de velocidad variable (VSD) permite que el booster se ajuste a la demanda fluctuante, lo que puede conducir a un ahorro energético medio del 35 %.
¿Cómo sé si necesito un compresor booster en lugar de un compresor de alta presión?
Un compresor booster es la solución más rentable y eficiente si solo partes específicas de una instalación requieren alta presión mientras el resto de la planta funciona a niveles estándar.
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