TIPOS DE COMPRESORES

Tipos de compresores: Sus diferencias vienen motivadas por la compresibilidad del fluido, y el campo de aplicación, que es definido por caudales limitados y altas presiones (4.000 kg/cm²). Los tipos de compresores que se emplean en las refinerías y en las plantas de proceso, como se ha mencionado, se diferencian de acuerdo con el fluido transportado; aire o hidrocarburos gaseosos, pero también deben ser diferenciados por sus condiciones de funcionamiento, en base a este ultimo aspecto, el más habitual, se pueden clasificar como:

• Compresores De flujo intermitente.
• Compresores De flujo continuo.

También pueden ser clasificados por la forma de su movimiento, como:

• Compresores Alternativos.
• Compresores Rotativos.
• Compresores Dinámicos.

Los compresores alternativos, o de embolo; pueden tener los cilindros en horizontal, en vertical, en "V"; en "L"; se utilizan para toda clase de uso y caudal. Su potencia llega hasta 6.000 CV. Su caudal puede alcanzar los 500 m³ /hora, medido en las condiciones de aspiración.

Los compresores rotativos; pueden ser; de paletas, de lóbulos, de tornillo, axiales, o centrífugos; sus características fundamentales son:

• Permiten un caudal de hasta 1.500 m³ /hora, en las condiciones de aspiración.
• Pueden llegar a una relación volumétrica de compresión, de 1 a 15.

Sus ventajas principales son:

• Carencia de aparatos auxiliares.
• Bajo nivel de entretenimiento.
• Rendimiento equivalente a los compresores de pistón para potencias superiores a 500 CV.

Los inconvenientes de los compresores rotativos; son:

• Coste elevado.
• Dificultades para suministrar un fluido “seco”.

GENERALIDADES SOBRE LOS COMPRESORES

Los compresores son a los gases, lo que las bombas a los líquidos. En un sentido muy general se debería hacer entrar en esta categoría a las máquinas soplantes y a los ventiladores, con el término compresor designamos a toda máquina mecánica que permita la compresión o transporte de gases.

Estos equipos auxiliares de la fabricación, tienen en general un precio muy elevado y un funcionamiento delicado, a la vez que sus responsabilidades son enormes para la buena marcha de las unidades. Su fallo es siempre una avería muy grave, que debe ser corregida con rapidez.

Gases

El estado gaseoso se caracteriza porque los gases llenan completamente el recinto en el cual están contenidos; si el recipiente aumenta de volumen el gas ocupa inmediatamente el nuevo espacio, lo cual sólo es posible si existe un empuje, una fuerza ejercida contra las paredes.

Es también conocido desde hace muchos siglos, debido a los experimentos de Boyle, que el volumen de un peso dado de cualquier gas seco, a temperatura constante, varía inversamente a la presión a que se somete. Este experimento, cuya formulación precisa se debe a Mariotte, ha dado lugar a la ley de Boyle-Mariotte cuyo enunciado es el siguiente:

Para cualquier masa de gas seco,(masa invariable), a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen correspondiente es constante.

La relación entre volumen “V” y temperatura “T” nos la da la ley de Gay-Lusac; que afirma que el volumen de una masa dada de cualquier gas a una presión constante aumenta en 1/273 de su valor a 0° C por cada grado centígrado que aumenta su temperatura. En otras palabras, a una presión constante, el volumen de un gas es proporcional a su temperatura en °K.

La tercera ley de los gases, conocida como ley de la presión, establece que a volumen constante, la presión de un gas es proporcional a su temperatura absoluta (en °K); es decir, P/T = constante.

Éstos y otros comportamientos de los gases se deben a lo que se ha denominado teoría cinético- molecular de los gases, cuyos postulados son los siguientes:

• Un gas está constituido por un enorme número de moléculas en continuo movimiento.
• Si las moléculas están constituidas por un solo átomo, su movimiento es solamente de traslación; si por el contrario están formadas por varios átomos, existen también movimientos de rotación de la molécula y de vibración de los átomos.
• Los choques de las moléculas contra la superficie M recipiente donde está contenido el gas da lugar a la presión que ejerce el gas,
• Aunque extraordinariamente pequeño, las moléculas tienen un cierto volumen, por lo que chocan entre sí dando lugar al movimiento caótico molecular, en el que las moléculas se mueven en zig-zag en todas las direcciones y con todas las velocidades. Aunque a temperatura ordinaria la velocidad es de algunos centenares de metros por segundo, la distancia media entre dos choques, denominada recorrido libre medio, es muy pequeña, del orden de 0,00001 mm (cienmilésimas) en C.N.(condiciones normales), variando inversamente a la presión.
• Como las moléculas no se sedimentan, los choques entre sí y contra las paredes del recipiente son completamente elásticos, por lo que no varía la cantidad de movimiento.
• El calor no es una forma especial de energía, sino que consiste en la energía mecánica de sus moléculas, de tal forma que el calor de un gas viene determinado por la suma de la energía cinética de sus moléculas.
• Las moléculas se atraen entre sí por fuerzas que dependen de su estructura, de su posición relativa y de la distancia que las separa. Debido a ello tienen una cierta energía potencial que depende de la presión. Cuando la presión n tiende a cero, las fuerzas atractivas y la energía potencial tienden a ser nulas.

Estos postulados explican que:

* Si se comprime un gas, al disminuir el volumen ocupado por el mismo, los choques moleculares contra las paredes serán más frecuentes y, por lo tanto la presión aumenta.

* Si se aumenta la temperatura del gas, lo que significa que la energía cinética de las moléculas se hace mayor, los choques moleculares contra las paredes serán más frecuentes y vigorosos y en consecuencia la presión aumenta.

Por otra parte la estructura mecánica establecida en los anteriores postulados permite aplicar a las moléculas en movimiento las leyes de la dinámica, deduciéndose a partir de ellas la ecuación:

Que liga la presión “P”, la temperatura “T” y el volumen “V” de un gas y que se denomina “ecuación general de los gases perfectos”, (debido a que los gases reales no cumplen dicha ecuación), con el valor R = constante universal o molar de los gases = P_oV_o / 273,15° K; siendo n = n° de moles que intervienen en la ecuación.

El comportamiento de los gases reales en la compresión como se ha indicado no sigue la exactamente la llamada “ecuación general de los gases perfectos”, Según la anterior ecuación de los gases ideales, PV=nRT, si una masa de un gas cualquiera se somete a cambios de presión sin variar la temperatura, el producto PV debe de ser constante, es decir, que si de un estado inicial P y V se pasa a otro P₁ y V₁, siendo P₁ > P, se cumplirá que:

Ahora bien, esto no es absolutamente cierto para los gases reales, tal como se puede ver en las curvas en las figuras reflejadas en la pagina siguiente, obtenidas para distintos gases y distintas presiones. Estas curvas nos indican que la desviación del comportamiento ideal depende del gas, de la presión a que se ha sometido y de la temperatura a que se investiga.

A temperaturas ordinarias, los gases reales son inicialmente más comprensibles, el producto PV disminuye, hasta llegar a una presión a partir de la cual se comportan a la inversa, comprimiéndose menos de lo que podría esperarse, si bien existen otros gases, como el hidrógeno, que son en todo momento menos comprensibles, aunque a temperaturas suficientemente bajas se comportan análogamente a los otros gases.

La forma de estas curvas, por las que los gases reales al aumentar la presión son inicialmente más compresibles y después menos compresibles que un gas perfecto, se debe a dos causas opuestas que provocan la desviación del comportamiento ideal:

• La atracción molecular, que frena las moléculas en el momento del choque y da lugar a que la presión resultante ejercida sea menor que el valor calculado ideal.
• Que las moléculas tienen volumen propio, no son puntos materiales y, por consiguiente, el volumen que puede disminuir, al aumentar la presión, no es el volumen totalmente ocupado por el gas sino el volumen que las moléculas tienen realmente disponible.

Una prueba de la existencia de fuerzas atractivas entre las moléculas de un gas, es el hecho de que al expandirse bruscamente se enfría aunque no se verifique trabajo exterior (Efecto Joule-Thompson), ya que al expandirse, las moléculas quedan más separadas por lo que debe consumirse trabajo para vencer las fuerzas de cohesión que tienden a unirlas.

Como este trabajo se realiza a expensas de la propia energía cinética del gas, ésta disminuye y en consecuencia la temperatura se hace menor {T= f(v) }.

Por otra parte las moléculas ocupan un cierto volumen lo que da lugar a que cuando dos de ellas se encuentran, sus centros no estarán en contacto como ocurriría si fuesen puntos materiales, como se aprecia en el dibujo adjunto, sino que estarán separadas una distancia igual al doble de su radio molecular, es decir, hay un volumen inaccesible a las dos partículas imaginadas como puntos materiales, como se refleja en el dibujo siguiente.

El volumen accesible que realmente se modifica, al modificar la presión, es igual al volumen total ocupado por el gas menos un volumen teórico, llamado covolumen, que corresponde al ocupado por las moléculas.

La anterior expresión PV = nRT, se convierte entonces, para un mol (*) de gas real, en la siguiente expresión:

Donde “a” y “b” son valores característicos de cada gas y varían algo al variar la presión y la temperatura.

(*) Un mol = molécula gramo, es la cantidad de cualquier sustancia cuyo peso en gramos es igual a su masa atómica o molecular, es decir, un mol de agua = H₂O = 18 g.

Prácticamente la desviación de los gases reales con respecto a los ideales, en el caso de la comprensión, se compensa a través del factor de compresibilidad, “Z”, definido por la relación entre el volumen de un gas en unas condiciones de presión y temperatura y el que tendría si su comportamiento fuese ideal. Teniendo en cuenta dicho factor, la ecuación general de los gases reales sería:

Los valores de Z están recogidos en gráficos para la mayoría de los gases. En la figura siguiente se indican los valores de “Z” para el aire en función de la presión (PSI) y la temperatura (°F).

Cuando se efectúa la compresión de un gas, se produce el calentamiento del mismo, debido a que el trabajo realizado por el émbolo en su recorrido es transmitido al gas produciéndose un aumento de su energía interna, el cual se reparte en dos conceptos:

• Una pequeña parte aumenta las fuerzas de cohesión de sus moléculas para aproximarlas.
• El resto se obtiene del incremento de la velocidad de las moléculas, ya que en los choques que se producen entre las moléculas del gas y el émbolo móvil, hay una variación, aumento de la cantidad de movimiento de las mismas, y en consecuencia hay un aumento de la velocidad y por lo tanto de la temperatura (calor).

La existencia de dicho calor determina la existencia de dos ciclos básicos de compresión:

• Compresión isoterma (T= cte.), en la cual la temperatura del gas es mantenida constante a medida que aumenta la presión y que se expresa (para un gas ideal) mediante la ecuación:
  
• Compresión adiabática, en la cual no se elimina o añade calor durante la misma y que se expresa por la ecuación:
  
   Donde “k” representa la relación entre los calores específicos, a presión y temperatura constantes. k= cp / cv

En la práctica, en compresores, es imposible realizar uno de estos ciclos de compresión puros; por la imposibilidad de eliminar el calor tan rápidamente como se produce y que durante una parte del ciclo también puede haber una pérdida calor. En la realidad, el funcionamiento de los compresores de gas se basa en:

• El desplazamiento de un émbolo con la consiguiente reducción del volumen, compresores alternativos.
• En comunicar energía cinética al gas por la acción de la fuerza centrífuga trasmitida por unos álabes giratorios, y su posterior conversión en energía de presión, compresores dinámicos.

En el primero de los casos el ciclo se aproxima más al ciclo adiabático, mientras que en el segundo caso, de los compresores dinámicos, estos se adaptan más a lo que se denomina ciclo politrópico, cuya expresión viene determinada por la ecuación:

Siendo “n” un exponente determinado experimentalmente para un tipo dado de máquina y que puede ser mayor o menor que el exponente “k” de la compresión adiabática.

No se ha considerado como un ciclo básico de compresión, en razón de que el exponente “n” se determina experimentalmente teniendo en cuenta la eficiencia y condiciones reales de la máquina.

Usos de los compresores

Los compresores se utilizan para suministrar aire comprimido y/o reducir el volumen de un gas, se utilizan principalmente, para servicios diferentes:

1- Aire de servicio; este aire de servicio debe tener una presión de 7 a 10 kg/cm2, debe estar parcialmente desecado y tener un bajo nivel de aceite; sus usos son:

• Alimentación de la admisión (aire motor) de servomotores y de las válvulas de control.
• Para funcionamiento de las herramientas neumáticas.
• Para accionamiento de aparejos y cabrestantes, en atmósferas gaseosas.

2- Aire de procesos; este aire no suele ser suministrado por la red de “utilities”, sino directamente por un compresor, que forma parte de los elementos auxiliares de la instalación de proceso; se utiliza en:

• Insuflado de aire para agitación de líquidos.
• El transporte neumático de catalizador o tierras activadas.
• La regeneración de catalizadores por combustión.
• Los diversos procesos de oxidación.

3- Aire de instrumentos; cada vez se utiliza en menor cantidad; las especificaciones con origen en los EE.UU., sólo prevén una presión de impulsión de 5 kg/cm2 y que la presión de utilización no exceda de los 2,8 kg/cm2, se utilizan los compresores de aire de pistón, porque dan una presión de 8 a 10 kg/cm2 que proporcionan un amplio coeficiente de seguridad, para las pérdidas de carga en las líneas de distribución y en el secador; se emplea para:

• El control de la modulación del aire de servicio, de las válvulas de regulación y/o control.
• El mando directo de las pequeñas válvulas de control.
• El mando de la regulación de los compresores de gas, tipo «dual control».
• La sobrepresión de cajas de aparatos eléctricos en zonas antideflagrantes.
• La sobrepresión (algunas veces), de salas de control completas.

Los compresores de gas se emplean en:

• Reformado catalítico para el reciclo, a alta presión, de los gases ricos en hidrógeno.
• Las unidades de fraccionamiento de gases, para dar presión a torres, o para licuar los gases.
• Las centrales frigoríficas, para el desparafinado de aceite y el desasfaltado con propano;
• Como “tapón” en el transporte de gas natural a través de un “pipe-line”.
• La reinyección de gas en los pozos de extracción.

Características de los compresores

Desde un punto de vista geométrico, los compresores son semejantes a las bombas del mismo tipo, salvo que en lugar de líquidos, trasiegan aire o gases; en particular, un compresor alternativo es idéntico a una bomba alternativa, estando formado por; cilindro, pistón deslizante, válvulas de aspiración, etc.

Son cuatro los métodos que se emplean para comprimir un gas:

• Confinamiento de un determinado volumen de gas en un recinto, reducción del volumen del recinto, con el consiguiente aumento de la presión del gas, y descarga del gas.
• Atrapamiento consecutivo de una determinada cantidad de gas en un recinto, transportandolo dentro de él sin cambio de volumen hasta el punto de descarga en donde se produce la compresión del mismo por contrapresión.
• Compresión del gas por la acción mecánica de impulsores o paletas giratorias que le confieren velocidad y algo de presión, conversión posterior de la energía de velocidad en energía de presión mediante la acción de difusores o paletas fijas.
• Introducción del gas a comprimir en una tobera por la que circula el mismo gas u otro a gran velocidad y posterior conversión de la velocidad de la mezcla en presión mediante un difusor.

Analizando los anteriores métodos se desprende que en los dos primeros casos se suministra un caudal intermitente de gas, mientras que en los otros dos el caudal de gas suministrado es continuo.

Los compresores alternativos

Están constituidos en su forma más elemental por un cilindro en cuyo interior se desplaza un émbolo y que mediante la acción de dos válvulas, aspiración e impulsión, que abren cuando la presión diferencial alcanza un determinado valor, permite comprimir un fluido. Según sea una o las dos caras del émbolo las que pueden comprimir el gas, se les denomina de simple o de doble efecto.

En las refinerías se utilizan los compresores accionados por turbinas y reductor, o bien, por un motor de gas. En tiempos pasados se han utilizado compresores alternativos accionados por cilindros de vapor, que prácticamente no se utilizan hoy en día, tampoco se usan los accionados por un motor eléctrico, por los problemas de instalación que presentan en las zonas peligrosas.

Las magnitudes necesarias para definir un compresor de este tipo son:

• Q_v = Caudal en volumen.
• Q_p = Caudal en peso.
• P₁ y P₂ = Presión del gas en la aspiración y en la impulsión.
• T₁ y T₂ = Temperatura del gas en la aspiración y en la impulsión.

Para obtener el caudal en peso, partiendo del caudal en volumen, es necesario conocer el peso especifico “γ” del gas, en condiciones de aspiración y aplicar la formula:

Q_p = Caudal en peso en kg/h = Q_v en m³ /h x “γ” en kg /m³.

Las características de funcionamiento de estos equipos vienen condicionado por cuatro parámetros principales:

Relación de compresión “τ”; si llamamos P_a a la presión absoluta de aspiración y P_r a la presión absoluta de impulsión, la relación de compresión “τ” se define por: τ = P_r / P_a Limitada por etapa, de 1 a 4, si el aparato se encuentra en una zona antidefragrante, para los compresores que absorben más de 15 CV, cualquiera que sea el fluido comprimido.

Para los demás casos de utilización, es del orden de 1 a 11; esta relación no se alcanza en la práctica, ya que se obtiene economía de potencia multiplicando el número de etapas.

Esta economía resulta de la reducción de volumen aparente en la aspiración de la etapa siguiente, por la posibilidad de efectuar una refrigeración intermedia entre cada etapa, pero se tiene una pérdida de potencia, por la pérdida de carga en el circuito refrigerante, que obliga a aumentar la relación de compresión en la próxima etapa.

Por ultimo, la relación de compresión queda limitada por la temperatura teórica de la salida del fluido, que no debe sobrepasar los 180 °C, para que tengan un buen funcionamiento las válvulas de salida (escape) y la lubrificación.

La potencia de compresión, que se expresa en CV /103 m³ /h., se determina con la ayuda de gráficos, considerando un rendimiento del 0,85 para la maquina y corrigiendo la densidad del fluido respecto al aire.

La velocidad lineal del pistón (embolo); en cilindros lubrificados, puede alcanzar los 3,5 m/s., cuando se utilizan aros (segmentos) grafitados, no se deben superar los 2,0 m/s., en servicio continuo y los 2,5 m/s., en servicio intermitente.

La regulación del caudal en función de alguno de estos elementos; presión de aspiración constante y/o presión de impulsión constante; esto se puede conseguir por diversos medios, como los siguientes:

• Variación de la velocidad del sistema de accionamiento motriz del compresor.
• Dispositivos estáticos o dinámicos montados en compresores de velocidad constante.

Los compresores rotativos

En este tipo de compresores se produce un desplazamiento del gas por la acción de elementos rotatorios, mientras que la compresión puede efectuarse de distintas formas, lo que da lugar a distintos tipos de aparatos:

Los compresores de paletas.

Cuando el caudal a circular es tal que obligaría a usar un compresor de pistones de grandes dimensiones, y uno centrífugo no se puede encontrar a un precio razonable, debido a la relación de compresión que obligaría a un número grande de etapas, el compresor de paletas puede aportar, en algunos casos, una solución interesante.

Estos compresores volumétricos rotativos tienen la ventaja de asegurar un caudal continuo, prácticamente sin pulsaciones, si la frecuencia de paso de las paletas delante de las lumbreras de impulsión es elevada. Su volumen es pequeño con relación a su capacidad y su simplicidad de construcción reduce los gastos de entretenimiento.

La estructura interna de estos compresores, es idéntica a las bombas del mismo tipo.

Están constituidos por un cilindro en cuyo interior gira un rotor con aletas que pueden deslizar radialmente. Al girar el rotor, el gas contenido entre la pared del cilindro y cada una de las celdas delimitadas entre dos aletas del rotor se va comprimiendo hasta llegar al orificio de salida.

No necesitan disponer de válvulas de admisión y de escape, pudiéndose variar la presión final alcanzada por el gas según sea la situación del orificio de descarga. 

Los compresores de lóbulos.

Están constituidos por una carcasa o envolvente formada por la intersección de dos cilindros paralelos, en cuyo interior giran en sentido contrario dos árboles provistos de engranajes lobúlares que engranan mutuamente. El gas es atrapado entre cada una de las celdas definidas por los lóbulos y la envolvente, siendo transportado hasta el punto de descarga en cuyo momento se produce la compresión del gas por contrapresión.

Los compresores de tornillo.

Estos compresores están constituidos por una carcasa en cuyo interior giran, en sentido contrario, dos rotores helicoidales que engranan entre sí. Estos compresores son homólogos a los de lóbulos, cada cuerpo de compresión esta formado por dos rotores cuya sección, por un plano perpendicular a su eje de rotación, se muestra en la figura.

El fluido es transportado axialmente debido al movimiento de los rotores y simultáneamente va siendo comprimido contra la pared de la carcasa. Según se sitúen los orificios de salida variará la relación de compresión.

Es decir, la sección evoluciona a lo largo del eje según un helicoide, de manera que el contacto entre los perfiles no se efectúa sino un plano perpendicular al eje, y en el curso de la rotación el contacto se desplaza de una extremidad a la otra de los rotores.

Al avanzar el engrane de los dos perfiles, el vacío entre ellos se rellena de gas a comprimir, que entra a través de las lumbreras. Cuando la rotación hace cesar la comunicación con la aspiración, el gas queda aislado y comienza la compresión.

El plano de contacto se desplaza paralelamente al eje de los rotores, empujando el gas hacía la otra extremidad donde escapa a través de las lumbreras de impulsión. El funcionamiento del compresor se efectúa solamente por contacto de aproximación de los rotores; no hay entonces ninguna fricción y no es preciso ningún engrase en la parte del compresor en contacto con el gas.

Las ventajas de este compresor, radican en un mínimo mantenimiento, la ausencia de piezas con rozamiento, y un caudal continuo prácticamente exento de pulsaciones.

En el dibujo precedente se puede apreciar una vista seccionada de un compresor de husillo. En una de sus extremidades se encuentra un cárter en el que se hallan dos piñones dentados, enchavetados sobre cada rotor, para asegurar su sincronismo.

Solamente transmiten un par muy débil, pues el par debido a la compresión queda suministrado por el eje del motor conjugado, que es accionado por la caja de engranajes situada en el otro extremo.

Los compresores axiales

Los compresores axiales están constituidos por un rotor dotado de aletas radiales que giran en el interior de una carcasa, la cual a su vez lleva implantadas unas aletas estacionarias que delimitan, junto con cada una de las aletas giratorias, una célula. Las aletas giratorias comunican energía cinética al gas que es transformada en energía de presión por la acción de las aletas fijas.

Son compresores utilizados en baja y mediana presión y con una amplia escala de capacidad. Se utilizan generalmente en turbinas, túneles de viento, plantas de separación neumática, ventilación, etc. Sin embargo también se utilizan índustrialmente en "craking" catalítico, fabricación de productos químicos, etc.

Los compresores centrífugos

En este tipo de compresores centrifugos el gas fluye radialmente desde el centro del compresor a la periferia y la energía transferida al mismo viene determinada por la acción de la fuerza centrífuga que actúa sobre él. El gas es posteriormente recogido en la voluta exterior y pasa a un difusor donde se transforma la energía de velocidad en energía de presión.

Estos aparatos funcionan según el mismo principio que las bombas centrífugas, es decir, proporcionan el bombeo o acción compresora por la rotación de los álabes en el rodete; tienen una o más etapas de compresión; cada una posee un rodete, en el cual el gas recibe una energía cinética, que se transforma en presión en el difusor.

A la salida del rodete, en el caso de los compresores multietapa, el gas a presión se dirige hacia la aspiración del siguiente rodete, a través de un canal, que tiene, algunas veces álabes fijos destinados a evitar los torbellinos y reducir la pérdida de carga entre etapas.

La diferencia entre un compresor centrífugo de pasos múltiples y una bomba centrífuga del mismo tipo, es que en los compresores el ancho de los rodetes va disminuyendo desde la admisión a la salida (alta presión) debido a la disminución del volumen del fluido cuando el gas se comprime.

Los compresores centrífugos tienen rodetes radiales y el flujo pasa a través de la máquina en dirección axial. Estos rodetes pueden ser abiertos, semicerrados, o cerrados. Los álabes pueden ser rectos o curvados hacia atrás.

En las unidades de pasos múltiples se tienen difusores, localizados entre los diferentes pasos a fin de obtener una conversión más eficiente del factor de velocidad, al de carga de presión estas máquinas centrífugas tienen ventajas muy definidas sobre los compresores de pistón cuando se manejan grandes volúmenes de aire a bajas presiones relativas.

Gran parte de la terminología que se usa en los compresores centrífugos es la misma que ya se ha utilizado para las bombas centrífugas, pese a lo cual se citan a continuación:

• Paso simple; cuando el compresor dispone de un solo rodete , hilera de aletas, o álabes.
• Pasos múltiples; cuando se dispone de dos o más rodetes, hileras de aletas, o álabes.
• Grupo simple; definido por el “Air & Gas Institute”, como cualquier grupo de rodetes o difusores separados, que trabajan como una unidad acoplada en el mismo eje, con cubierta simple y sin enfriamiento entre los rodetes.
• Grupo de pasos múltiples; cuando se tienen dos o más grupos de pasos, accionados por el mismo motor y con enfriamiento entre ellos.
• Presión equivalente de aire; es un término utilizado en compresores centrífugos y axiales, a efectos de comparación. Es la presión manométrica en PSI, que un compresor con carga normal puede desarrollar cuando succiona aire a la presión absoluta de 14.4 PSI o 1,0 kg/cm² @ 60 °F.

Constructivamente, el compresor esta realizado del siguiente modo:

• Un estator, constituido por dos partes unidas horizontalmente, metal contra metal, sin juntas. Cada una de estas partes recibe por encaje los semi elementos fijos de la vena de flujo, los difusores y los canales de circulación de gas entre etapas. Estos órganos fijos forman en el interior del estator, las separaciones que limitan cada etapa y que contienen el orificio de paso del eje, que soporta los rodetes.

• Para evitar las fugas internas entre dos etapas contiguas, a través del orificio de paso del eje, se han situado los cierres de estanqueidad junto a/en los cojinetes de apoyo,los cuales suelen estar divididos en dos partes y provistos de sello/engrase a presión.
• El rotor esta constituido por un eje que lleva, los cojinetes, el collar de empuje y el pistón de equilibrio; sobre este árbol están enchavetados los rodetes, cuya construcción varía principalmente según la velocidad periférica. En los compresores centrífugos actuales la velocidad periférica llega a 350 m/s (1.260 km/h), lo que permite relaciones de compresión de 1,5 a 2, por rodete. Estas velocidades sólo son obtenidas en rodetes soldados en atmósferas de argón, en el resto de los casos, solo se aceptan velocidades máximas de 200 a 250 m/s.

En estos compresores, la estanqueidad es un problema crítico; se utilizan tres tipos de cierre.

• Cierre de laberinto; se utiliza principalmente en los compresores de aire, en los que se puede admitir una débil fuga al exterior. Por el lado donde sale cada extremo de¡ eje, el laberinto está formado por laminillas y ranuras mecanizadas en el eje. Este mecanismo de cierre puede ser complementado con un aro de grafito, a la salida de la caja del laberinto, a fin de reducir la fuga que se produce a través de la holgura de 0,2 a 0,3 mm. en el eje.
• Cierres mecánicos; se funda en el contacto de una junta fija de grafito, teflón, etc., con el eje; debido al rozamiento se produce un desprendimiento de calor. Para evitar el deterioro del cierre, se inyecta aceite a presión para evacuar el calor, se utiliza hasta los 20 kg/cm².
• Cierres hidráulicos; la estanqueidad se consigue mediante una película de aceite, que se forma entre el cierre y el eje. El cierre está formado por un aro atravesado por el eje, que lleva en su centro un orificio de llegada de aceite. El aceite entra bajo presión entre el eje y el aro, para escapar por las bocas laterales, estas dos bocas situadas en los lados de los aros de aspiración e impulsión, se colocan a igual presión mediante un tubo de equilibrio, que los deja unidos a una caja a presión, que recibe la fuga interna del aceite.

La eficacia de la junta hidráulica reside en la diferencia constante de presión entre la llegada del aceite al cierre y el fluido en el interior del compresor. Cuando esta diferencia de presión cae por debajo de un cierto límite, a causa de alguna avería en el circuito de sellado, un dispositivo de seguridad para el motor o turbina de accionamiento del compresor. El circuito de aceite de estanqueidad es siempre independiente del de engrase y posee bombas, filtros y refrigerantes propios.

Cuando la relación de compresión es importante aparece una elevación de temperatura, que es perjudicial tanto para la potencia a consumir, como para el buen funcionamiento del compresor y, en particular, de su lubrificación. Por ello es necesario refrigerar el compresor; se utilizan dos métodos:

• Circulación de agua por el exterior del cuerpo de cada etapa creándose unas cámaras de agua, como el motor de un automóvil.Cada etapa recibe el agua a la misma temperatura, de manera que se puede teóricamente mantener temperatura constante, a lo largo de todos los escalones. Es un procedimiento costoso dada la forma complicada de las cámaras; su limpieza requiere la parada del compresor presenta un volumen reducido.
• Refrigeración exterior entre etapas; según la construcción y condiciones de funcionamiento, el fluido sale del compresor cada dos, tres o cuatro etapas, para ir a un enfriador de agua, a la salida del cual es de nuevo introducido en la aspiración de las etapas siguientes. El enfriador, puede ser independiente del compresor, o formar parte de él. Esta solución da grandes dimensiones para el equipo.

La compresión de ciertos fluidos a alta presión presenta problemas de estanqueidad, que no evita la junta horizontal del compresor clásico. Esto se resuelve colocando un compresor con junta horizontal dentro de un cuerpo externo, con dos juntas verticales, una en cada extremo.

Cada etapa lleva un difusor y un canal de retorno, es independiente y está formada por semi elementos cilíndricos colocados uno a continuación de otro, constituyendo un compresor multicelular en el interior del cuerpo externo. La horizontalidad de las juntas de los cuerpos internos está asegurada por los índices de centrado.

En el cuerpo externo se localizan las bridas verticales, que llevan los conductos de aspiración e impulsión, así como los cojinetes del eje y las cajas de los cierres hidráulicos. Se obtiene así un conjunto perfectamente estanco.

Como se ha indicado, el tipo de accionamiento de un compresor condiciona su regulación.

En un compresor alternativo el caudal es función de su velocidad, en uno centrífugo también depende de la resistencia que el fluido encuentra en la línea de impulsión; hay dos formas de regulación:

• Funcionamiento a velocidad constante; la regulación se consigue mediante una válvula colocada sobre el conducto de aspiración, accionada por un servomotor hidráulico o neumático, gobernado mediante un caudalímetro en la aspiración, para regular el caudal o controlador de presión en la impulsión. Esta solución produce un laminado del fluido con su consiguiente pérdida de carga.
• Funcionamiento con velocidad variable; en el caso de accionamiento mediante una turbina, se gobierna la velocidad de rotación con la variable regulada, que comunica su impulso al regulador de la turbina, que, a su vez, da la abertura conveniente a los obturadores de vapor o gas; debe considerarse que en las refinerías es conveniente usar una turbina de vapor, debido a las necesidades de vapor de media y baja tensión, de las unidades, como en los campos de gas, resulta adecuado el accionamiento por turbina de gas.