El compresor es una herramienta esencial en muchas industrias y aplicaciones. Desde la refrigeración hasta la industria automotriz, los compresores desempeñan un papel crucial en la producción y el funcionamiento de diversos sistemas. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de compresores, los métodos utilizados en su funcionamiento y los principios que los sustentan. Si quieres descubrir cómo estas máquinas generan presión y cómo se utilizan en diversas aplicaciones, sigue leyendo. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de los compresores!
Compresor | Tipos, métodos y principios de funcionamiento.
Los sobrealimentadores son básicamente compresores/sopladores que toman aire a presión ambiente normal, lo comprimen y lo fuerzan a entrar en el motor. La potencia se transmite al compresor/soplador desde el motor a través de la transmisión por correa.
Agregar una cantidad adicional de mezcla de aire y combustible al cilindro aumenta la presión media efectiva del motor. El aumento de MEP hace que el motor produzca más potencia. De esta forma, instalar un compresor hará que el motor sea más eficiente.
Leer más: Introducción a los supercargadores: tipos y beneficios de los supercargadores
TIPOS DE COMPRESORES
Existen principalmente dos tipos de compresores. El primero se conoce como compresor de desplazamiento positivo y el otro se conoce como compresor dinámico. La diferencia fundamental entre los dos es que el sobrealimentador de desplazamiento positivo mantiene la presión constante a cualquier velocidad del motor, mientras que el compresor dinámico entrega una presión cada vez mayor a medida que aumenta la velocidad. Ésta es la diferencia fundamental básica entre ellos. Estos compresores se dividen a su vez como se indica a continuación.
1. COMPRESOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:
Como comentamos en la primera sección, estos compresores entregan el mismo volumen de carga a cualquier velocidad del motor, o estos compresores no dependen de la velocidad del motor. Los principales tipos de cargadores de desplazamiento positivo son los cargadores de raíz y los cargadores de doble tornillo.
1. Estilo raíz
Este diseño presenta dos rotores especialmente diseñados que giran en direcciones opuestas (uno en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario a las agujas del reloj) para comprimir el aire. Según el diseño del rotor, este compresor se divide a su vez en dos tipos: rotores de dos palas, rotores de tres palas, rotores de cuatro palas, etc. Cuando el rotor gira, atrapan el aire a través de estas paletas que provienen del lado de succión. o el lado de admisión y empújelo hacia los lados de escape – o conexión de salida. La cantidad de aire comprimido es independiente de la velocidad del motor y cada vez este compresor comprime la misma cantidad de aire.
Ventajas:
- Diseño simple
- Más adecuado para motores de alta velocidad
Desventajas:
- Flujo de aire pulsante a baja velocidad.
- Menos eficiencia.
- Pesado en peso.
- La fricción genera mucho calor.
- Fuga de retorno de baja velocidad.
- Proporcione la misma cantidad de aire tanto a velocidades bajas como altas.
2. Compresor de doble tornillo
Como sugiere el nombre, este tipo de compresor tiene dos tornillos que giran en diferentes direcciones. Uno de los tornillos gira en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario. El funcionamiento de este compresor es el mismo que el del tipo raíz. También aspira aire por un lado y lo libera por la salida. Este dispositivo proporciona un flujo de aire más consistente en comparación con el estilo raíz.
Ventajas:
- No hay problema de fuga trasera.
- Proporciona un flujo de aire más consistente.
Desventajas:
- Alto desarrollo de calor debido a la fricción.
- Ruidoso durante el funcionamiento.
3. Cargador de celdas de paletas
En el tambor del compresor están montadas varias palas. Estas alas son empujadas hacia afuera mediante resortes pretensados. Esta disposición mantiene el ala en contacto con la superficie interior del cuerpo.
Debido a la rotación excéntrica, la distancia entre dos palas ahora es mayor en la entrada y menor en la salida. De esta forma, se reduce el volumen de aire que entra por la entrada en el camino hacia la salida. Una disminución del volumen provoca un aumento de la presión del aire. Así, la mezcla obtenida a la salida está a una presión mayor que a la entrada.
2. COMPRESOR DINÁMICO:
Como ya hemos comentado, este tipo de compresor asegura un aumento de la presión del aire y un aumento de la velocidad del motor. El efecto de carga de este tipo depende en gran medida del régimen del motor. También se divide en los siguientes tipos.
1. Tipo centrífugo
Como sugiere el nombre, este tipo utiliza fuerza centrífuga para comprimir el aire. La estructura de este compresor corresponde a la del compresor centrífugo. Tiene un impulsor que está conectado al cigüeñal mediante una transmisión por correa. Cuando el motor gira, hace girar el impulsor, que aspira aire de un lado. La acción centrífuga actúa sobre este aire aumentando su energía cinética y liberándola a un difusor. El aire que entra en la difusión tiene una alta velocidad a baja presión. El difusor convierte este aire de alta velocidad y baja presión en aire de baja velocidad y alta presión. Este aire a alta presión luego se envía al motor.
Ventajas:
- Es pequeño.
- Alta eficiencia.
Desventajas:
- La cantidad de aire no es fija.
MÉTODOS DE CARGA
Existen otras formas de presionar el aire que, a diferencia de los compresores, no requieren energía adicional. Los dos más comunes son:
• Carga por efecto Ram
El colector de admisión está diseñado para que el aire entre automáticamente en el cilindro. El aire entra continuamente al cilindro, pero las válvulas de admisión se abren y cierran varias veces por segundo. Cada vez que la válvula se cierra, entra aire. Esto crea una onda de presión que se propaga en la dirección opuesta hasta que golpea el pleno y se refleja hacia atrás.
Si la frecuencia de resonancia del pleno y del motor coincide, esta onda de presión transporta más aire al cilindro y asume el trabajo de un compresor.
• Carga debajo del pistón –
Este tipo de método se utiliza generalmente en grandes motores marinos. La parte inferior del pistón se utiliza para comprimir el aire. Con un control adecuado de la válvula, este sistema garantiza un suministro adecuado de aire comprimido, ya que hay dos carreras de entrega por cada carrera de succión de cada carrera.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL COMPRESOR
Ventajas de cargar
1. Mayor potencia de salida
2. Mayor inducción de masa de carga.
3. Mejor atomización del combustible
4. Mejor mezcla de combustible y aire.
5. Mejores productos de limpieza
6. Mejores características de par en todo el rango
7. Aceleración rápida del vehículo.
8. Combustión completa y uniforme
9. También se puede utilizar combustible con mala calidad de ignición.
10. Arranque en frío mejorado
11. Reducción del humo de escape
12. Reducción del consumo específico de combustible.
13. Mayor eficiencia mecánica.
14. Funcionamiento suave y reducción de la tendencia a la detonación del diésel.
Desventajas de cargar
1. Mayor tendencia a detonar en motores de gasolina.
2. Mayor carga térmica
3. Mayor pérdida de calor debido al aumento de la turbulencia.
4. Mayor exposición al gas
5. Mayores requisitos de refrigeración del motor.
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Supercharger: Tipos, Métodos y Principios de Funcionamiento
Los supercargadores son básicamente compresores que toman aire a presión atmosférica normal y lo comprimen, empujándolo con fuerza al motor. La potencia al compresor se transmite desde el motor a través de la transmisión por correa.
La adición de una mayor cantidad de mezcla de aire y combustible en el cilindro aumenta la presión media efectiva del motor. Un aumento en la PME hace que el motor produzca más potencia. De esta manera, agregar un compresor al motor lo hace más eficiente.
Tipos de supercargadores
Existen principalmente dos tipos de supercargadores. El primero se conoce como supercargador de desplazamiento positivo y el otro se conoce como supercargador dinámico. La diferencia básica entre ambos es que el supercargador de desplazamiento positivo mantiene un nivel constante de presión en todas las velocidades del motor, mientras que el supercargador dinámico proporciona una presión creciente con el aumento de la velocidad. Esta es la diferencia fundamental entre ellos. Estos supercargadores se subdividen aún más de la siguiente manera.
Supercargador de desplazamiento positivo
Este tipo de supercargadores entregan el mismo volumen de carga a cualquier velocidad del motor, es decir, no dependen de la velocidad del motor. Los principales tipos de supercargadores de desplazamiento positivo son estilo raíz y tornillo gemelo.
– Estilo raíz: Este diseño tiene dos rotores especialmente diseñados que giran en direcciones opuestas (uno en sentido horario y otro en sentido antihorario) para comprimir el aire. Según el diseño del rotor, este supercargador se subdivide en dos tipos: rotores de dos lóbulos, tres lóbulos, cuatro lóbulos, etc. A medida que el rotor gira, atrapa el aire mediante estos lóbulos que provienen del lado de succión o puerto de entrada y lo fuerza hacia el lado de descarga o puerto de salida. La cantidad de aire comprimido es independiente de la velocidad del motor y cada vez que este supercargador comprime la misma cantidad de aire.
Ventajas:
– Diseño simple
– Más adecuado para motores de alta velocidad
Desventajas:
– Flujo de aire pulsante a baja velocidad
– Menor eficiencia
– Pesado
– Genera mucho calor debido a la fricción
– Fugas de aire a baja velocidad
– Proporciona la misma cantidad de aire tanto a bajas como a altas RPM.
– Tornillo gemelo: Como su nombre lo indica, este tipo de supercargador tiene dos tornillos que giran en direcciones diferentes. Uno de los tornillos gira en sentido horario y el otro en sentido antihorario. El funcionamiento de este supercargador es igual al del tipo raíz. También succiona aire desde un lado y lo entrega al puerto de salida. Este dispositivo proporciona un flujo de aire más suave en comparación con el estilo raíz.
Ventajas:
– Sin problemas de fugas de aire
– Proporciona un flujo de aire más suave
Desventajas:
– Generación de calor elevada debido a la fricción
– Ruidoso en funcionamiento
– Supercargador tipo paleta: Varios paletas están montadas en el tambor del supercargador. Estas paletas son empujadas hacia afuera a través de resortes precomprimidos. Esta disposición ayuda a que la paleta se mantenga en contacto con la superficie interna del cuerpo. Debido a la rotación excéntrica, el espacio entre dos paletas es mayor en la entrada y menor en la salida. De esta manera, la cantidad de aire que entra en la entrada disminuye su volumen en su camino hacia la salida. Una disminución en el volumen resulta en un aumento de la presión del aire. Por lo tanto, la mezcla obtenida en la salida tiene una presión más alta que en la entrada.
Supercargador dinámico
Como se mencionó anteriormente, este tipo de supercargador proporciona una presión de aire creciente con el aumento de la velocidad del motor. El efecto de sobrealimentación en este tipo depende en gran medida de la velocidad del motor. También se subdivide en los siguientes tipos.
– Tipo centrífugo: Como su nombre lo indica, este tipo utiliza la fuerza centrífuga para comprimir el aire. El diseño de este supercargador es similar al del compresor centrífugo. Tiene un impulsor que está conectado al cigüeñal mediante una transmisión por correa. Cuando el motor gira, hace girar el impulsor que aspira el aire desde un lado. La acción centrífuga actúa sobre este aire, lo que aumenta su energía cinética y lo entrega a un difusor. El aire que entra en la difusión tiene una alta velocidad a baja presión. El difusor convierte este aire de alta velocidad y baja presión en aire de alta presión y baja velocidad. Este aire de alta presión se envía luego al motor.
Ventajas:
– Es de tamaño pequeño
– Alta eficiencia
Desventajas:
– La cantidad de aire no es fija.
Métodos de sobrealimentación
Existen varias formas de forzar el aire que no requieren energía adicional, a diferencia de los compresores. Los 2 métodos más ampliamente aplicados son:
– Sobrealimentación por efecto Ram: Aquí, el múltiple de admisión está diseñado de tal manera que el aire se empuja automáticamente hacia el cilindro. El aire intenta entrar continuamente en el cilindro, pero las válvulas de admisión se abren y cierran varias veces por segundo. Cada vez que la válvula se cierra, el aire simplemente choca contra ella. Esto genera una onda de presión que viaja en dirección opuesta hasta que golpea el múltiple y se refleja. Si la frecuencia de resonancia del múltiple y el motor coincide, esta onda de presión lleva más aire al cilindro, realizando el trabajo de un supercargador.
– Sobrealimentación debajo del pistón: Este tipo de método se utiliza generalmente en motores marinos grandes. Utiliza la parte inferior del pistón para comprimir el aire. Con el correcto sincronismo de las válvulas, este sistema proporciona un suministro adecuado de aire comprimido, ¡ya que hay 2 golpes de entrega para cada golpe de succión!
Ventajas y desventajas de los supercargadores
Ventajas de la sobrealimentación:
1. Mayor potencia de salida
2. Mayor inducción de masa de carga
3. Mejor atomización de combustible
4. Mejor mezcla de combustible y aire
5. Mejor eliminación de productos de la combustión
6. Mejores características de par en todo el rango
7. Aceleración rápida del vehículo
8. Combustión completa y suave
9. Se puede utilizar combustible incluso con baja calidad de encendido
10. Arranque en frío mejorado
11. Reducción del humo de escape
12. Consumo específico de combustible reducido
13. Mayor eficiencia mecánica
14. Operación suave y reducción de la tendencia a la detonación del diésel
Desventajas de la sobrealimentación:
1. Mayor tendencia a la detonación en motores de encendido por chispa
2. Mayor estrés térmico
3. Mayor pérdida de calor debido a la mayor turbulencia
4. Mayor carga de gas
5. Mayor necesidad de refrigeración del motor
Recursos adicionales:
– Proyectos de ingeniería automotriz: lista de proyectos, resumen, informe
– Software de CAD: tutoriales de CAD
– Notas y artículos básicos por temas mecánicos
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