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COMPRESORES ALTERNATIVOS
1. INTRODUCCIÓN
La práctica industrial moderna requiere, para múltiples usos, la compresión de gases y vapores. El accionamiento de herramientas neumáticas y mecanismos de
potencia, el enfriamiento intenso y concentrado, la limpieza, etc. son aplicaciones corrientes que demandan aire comprimido. Otros gases deben ser comprimidos para
usos médicos (O2), extinción de incendios (CO2 y otros), soldadura (O2, argón, acetileno, butano, etc.), domésticos (G.L.P). Por otra parte, los equipos de
refrigeración requieren la compresión de vapores.
Cuando las elevaciones de presión son reducidas (por ejemplo, que las presiones absolutas de admisión y descarga de la máquina cumplan pdesc/padmis < 1,1), las
máquinas utilizadas son llamadas ventiladores. En esos casos, la densidad del gas suele no variar más de de un 5%, por lo que a muchos efectos puede ser supuesto
incompresible.
Cuando es relación es del orden de 1,5 a 2, es frecuente llamarlas sopladores o soplantes. Para relaciones mayores, se llaman compresores. Se supondrá, en lo
sucesivo, que el proceso es tal que el fluido debe considerarse compresible, es decir, que su densidad varía más de un 5 %. En las aplicaciones industriales más
extendidas, variará más de 4 ó 6 veces su valor inicial.
En la tabla siguiente se clasifica los tipos de compresores más utilizados en la industria
SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO EN EQUIPOS FERROVIARIOS
El aire comprimido se usa para hacer funcionar los frenos de aire de la locomotora, tren y los dispositivos como ser arenadores, los
cilindros para accionar las persianas, la bocina, la campana de alarma y los limpiaparabrisas.
COMPRESOR DE AIRE. (enfriado por agua)
El aire comprimido se recibe de un compresor de aire GADNER DENVER modelo WBO de dos etapas, de tres cilindros, con cárter de
aceite (fig. 2). Es impulsado por medio de acoples flexibles provenientes del extremo del cigüeñal. El compresor tiene su propia bomba
de aceite y su sistema de lubricación a presión. El nivel del aceite en el cárter puede controlarse por medio del indicador de tipo
flotante; la presión de aceite puede controlarse colocando un manómetro en la abertura con tapón del bloque de la válvula de alivio,
con el motor funcionando en vacío y el aceite a temperatura de funcionamiento, deberá ser de aproximadamente 1,025 a 1,400
Kg/cm2 (15 a 20 Lb/pulg2). El compresor tiene dos cilindros de baja presión y uno de alta. Los émbolos de los tres cilindros están
accionados por un eje cigüeñal común. Dos cilindros de baja presión están ubicados formando un ángulo con el cilindro vertical de
alta presión. El aire proveniente de los cilindros de baja presión pasa a un refrigerador intermedio (refrigerado por agua) para ser
enfriado antes de ingresar al cilindro de alta presión. El refrigerador intermedio tiene una válvula de alivio y una abertura con tapón
para colocar un medidor de presión. El compresor está equipado con filtros de aire de tipo seco que contiene elementos
reemplazables (Fig. 3).
INTERRUPTOR DE CONTROL CCS Y VALVULA MAGNETICA MV-CC.
Puesto que el compresor de aire está conectado directamente al motor el mismo trabaja siempre que el motor esté funcionando
(aunque no siempre bombeando aire). Hay un émbolo descargador que corta la acción de compresión cuando es accionado por la
presión del aire proveniente de la válvula de control del compresor en la cabeza de cada cilindro de alta y baja presión.
Cuando la presión de aire del depósito principal llega a 8,4 Kg/cm2 (120 Lb/pulg2) cerrará el interruptor CCS haciendo que se excite la
válvula magnética MV-CC la cual permite el paso de aire hacia el émbolo descargador, logrando que el compresor deje de bombear
aire (trabaje en vacío). Al llegar la presión del depósito principal a 7,7 Kg/cm2 (110 Lb/pulg2) se abrirá el interruptor CCS, se desexcita
la válvula magnética, se eleva el émbolo descargador y el compresor comienza a bombear.
Locomotora diesel-eléctrica modelo SDD7 (línea San Martin)
1 Compresor Wabtec 3CDCBA
Se usa el compresor de pistón modelo 3CDCBA fabricado por la empresa Wabtec del Estado Unido.
1.1.1 Esquema del compresor
1- Filtro de entrada de aire
2- Eje de accionamiento
3- Salida de compresor 4- Dispositivo de descarga 5- Cilindro de baja presión
6- Cilindro de alta presión
7- Radiador
1.1.2 Parámetros principales
Compresor modelo 3CDCBA
Forma de enfriamiento: Ventilador
Velocidad de rotación nominal: 1100 RPM
Desplazamiento a velocidad de rotación nominal: 7.009 m3/min
Temperatura de descarga del compresor: ≤180℃
Presión de descarga nominal: 140psig（965KPa）
Locomotora Alco RSD16
COMPRESOR EXHAUSTOR MODELO 6 CD-3UC.
La locomotora Alco-USA con sistema de freno de vacío, tiene instalada una unidad combinada compresor-exhaustor para el
suministro de aire comprimido para los frenos de la locomotora, equipos auxiliares y vacío para los frenos del tren.
Consta de seis cilindros enfriados por aire, con un ventilador montado en el eje, y un intercambiador de calor (doble).
Está conectado directamente al eje cigüeñal del motor Diesel, por intermedio de un acople flexible. En estas condiciones trabaja
continuamente, puesto que el compresor no comprime el aire durante todo el tiempo en que está funcionando, está equipado con un
sistema que controla la carga y descarga automáticamente, lo que permite que los depósitos, mantengan la presión entre los límites
determinados de antemano.
Los tres cilindros más próximos al intercambiador, forman el compresor; siendo los dos cilindros inclinados los de baja presión y el
vertical el de alta presión, los tres restantes forman el exhaustor.
Existen dos válvulas de admisión y una de escape para los cilindros del exhaustor.
El exhaustor aspira el aire de la tubería de vacío y lo descarga a la atmósfera a través del colector. En la locomotora ALCO-USA, no se
usa depósito de vacío.
Dado que el compresor es de dos etapas, se utiliza el intercambiador de calor, entre los cilindros de baja y el de alta presión, cuyo
efecto es reducir la temperatura del aire a la salida del compresor, para aumentar la eficiencia volumétrica del mismo.
El intercambiador de calor, es un radiador de tubos con aletas de cobre y cabezales de fundición; está dividido en dos mitades, una
para cada uno de los cilindros de baja presión. De forma que el aire de cada cilindro de baja y el cilindro de alta, recorre
aproximadamente dos veces la longitud de uno de los tubos del enfriador.
Al salir de los tubos, el aire pasa a un colector común, que lo lleva a las válvulas de seguridad y de allí a las válvulas de admisión del
cilindro de alta presión.
Las dos válvulas de seguridad instalada con el colector de la entrada del cilindro de alta, protegen al compresor contra excesos de
presiones, son del tipo E-1 y están calibrados para operar a 4,150 Kg/cm2 aproximadamente.
Para la conservación del enfriador, debe ser purgado de la condensación cada vez que se purguen los depósitos principales. En cada
mitad del cabezal inferior, se ha instalado un tapón para ese efecto.
Los filtros de admisión son del tipo cartucho, fáciles de desmontar sin necesidad de ningún desarme. Deben limpiarse periódicamente,
soplando con aire y lavando luego con solvente. Luego de secado, se debe sumergir el filtro en aceite limpio, luego escurrir bien, para
ser instalado.
BIELAS - PISTONES - CIGÜEÑAL.
Las bielas son de acero forjado del tipo partido, con cojinetes de metal blando que ajustan al cigüeñal.
El cigüeñal va montado en el cárter, apoyando sus extremos sobre rodamientos a bolillas, además en cada extremo del cigüeñal se
instalan retenes de goma que impiden fugas de aceite.
Los pistones son de aluminio siendo solamente el de alta presión de acero fundido.
VALVULAS DE AIRE Y DISPOSITIVO COMPRESOR.
Cada cilindro de baja presión tiene dos válvulas de admisión y dos de descarga. en el cilindro de alta hay dos válvulas de admisión y
solamente una válvula de descarga.
Todas las válvulas son del tipo de doble disco, y van colocadas en las culatas. Las válvulas de admisión de los cilindros alta y baja,
tienen provistos los descompresores, que son controlados por un gobernador de compresor.
Cuando el aire de los D.P. actúa en los descompresores, éstos abren las válvulas de admisión, e impiden que el compresor continúe
cargando los D.P. al cesar la acción del aire sobre los descompresores, las válvulas de admisión pueden cerrar, y el compresor puede
funcionar normalmente.
NUNCA DESMONTAR LAS VALVULAS DE ESCAPE DEL CILINDRO DE ALTA SIN ANTES VACIAR LOS DEPOSITOS PRINCIPALES.
La porción del exhaustor, tiene dos válvulas de admisión y una de escape por cada cilindro
COMPRESOR EXHAUSTOR 6CD-3UC.
Locomotoras GM
COMPRESOR - EXHAUSTOR GARDNER - DENVER. (enfriado por aire)
Fig. 1
COMPRESOR - EXHAUSTOR.
Funcionamiento.
La locomotora está equipada con un compresor-exhaustor marca GARDNER DENVER modelo WXOV figura 1, refrigerado por aire, que
está formado por dos máquinas independientes con un cigüeñal común, montadas en un mismo cárter que hace también de base,
para simplificar su instalación.
La parte compresora suministra aire comprimido para los frenos de la locomotora, tren y los requerimientos del equipo de control.
La parte exhaustora trabaja como bomba de vacío extrayendo aire de las cañerías de freno del tren.
El compresor comienza por absorber aire a presión atmosférica en los cilindros de baja presión a través del filtro de aire y válvula de
admisión, luego es comprimido y expulsado a través de las válvulas de descarga hacia el radiador intermedio. El aire ya comprimido
en el cilindro de baja pasa al cilindro de alta presión a través de su válvula de admisión, en el cilindro de alta aumenta la presión y
sale por las válvulas de descarga a la tubería y los depósitos principales.
Como cada compresor está conectado directamente al motor diesel, a través del cigüeñal, este se encuentra funcionando
continuamente (aunque no siempre bombeando aire) siempre que el motor esté en marcha. Está provisto de un descargador en la
cabeza de cada cilindro de alta y baja presión, para suspender la acción compresora al funcionar el gobernador del compresor. El
descargador suspende la compresión al mantener abierta las válvulas de admisión de los cilindros de alta y baja presión. Cuando se
corta el aire que acciona el descargador. Este deja las válvulas de admisión en libertad y el compresor reanuda el bombeo. (Carga
nuevamente los depósitos).
El gobernador del compresor es del tipo electroneumático y cuando la presíon de aire del depósito principal llega a 120 Lb/Pulg2 (8,5
Kg/cm2) cerrará el interruptor CCS haciendo que se excite la electroválvula MV-CC, lo que permite el paso de aire hacia el émbolo
descargador. Al llegar la presíon del depósito principal a 110 Lb/Pulg2 (7,7 Kg/cm2) se abrirá el interruptor CCS, desenergiza la
electroválvula, se eleva el émbolo descargador y el compresor comienza a bombear nuevamente.
MANTENIMIENTO DEL COMPRESOR - EXHAUSTOR.
Es importante que el aceite del cárter del compresor se cambie a los intervalos señalados en los programas de conservación. Después
de evacuar el aceite, lávese el interior del cárter con solventes de petróleo y límpiese con trapos que no dejen pelusa.
El nivel de aceite en cárter debe, mantenerse entre las marcas de su indicador de nivel, pudiendo verificarse el mismo en cualquier
momento, tanto con el motor en marcha como detenido.
En el cuerpo de la válvula de alivio de aceite, existe una abertura con tapón para instalar un manómetro y comprobar la presión del
aceite lubricante. Esta debe comprobarse periódicamente para cerciorarse que la bomba y piezas conexas están funcionando
correctamente.
La presión de aceite funcionando a una temperatura de 60 ºC y a 315 RPM debe ser de 1,07 a 1,38 Kg/cm2 (15 a 20 Lb/pulg2).
La presión de aceite se modifica quitando o agregando suplementos debajo del tornillo de ajuste de presión en la válvula de alivio.
Si la presión baja de 0,690 Kg/cm2 (10 Lb/pulg2) se enciende una luz indicadora en la cabina de la locomotora.
ESPECIFICACIONES GENERALES.
Número de cilindros de baja presión ................................ 2
Número de cilindros de alta presión ................................. 1
Número de cilindros de exhaustor ...................................
3
Diámetro de los cilindros de baja presión y exhaustor
......
7,875”
Diámetro del cilindro de alta presión ...............................
Número de aros de compresión por pistón ......................
5,750”
3
Número de cilindros de exhaustor ................................... 3
Diámetro de los cilindros de baja presión y exhaustor
......
Diámetro del cilindro de alta presión ...............................
Número de aros de compresión por pistón ......................
Número de aros rasca aceite por pistón del compresor
....
Carrera de todos los pistones ..........................................
Tipo de rodamientos principales ......................................
Tipo de bomba de aceite .................................................
7,875”
5,750”
3
1
5”
Timken
Pistón buzo
3,51 Kg/cm2. (50 Lb/Pulg2)
Presión en el radiador intermedio ....................................
EXHAUSTOR O BOMBA DE VACIO.
El exhaustor absorbe el aire a presión atmosférica de las tuberías y cilindros de freno del tren, a través de un filtro GD80 E y válvula de
admisión.
Durante la carrera descendente de los pistones de la bomba de vacío, se crea una diferencia de presión, entre el aire atmosférico de
los cilindros de freno del tren y el de la tubería general del tren que origina la apertura de las válvulas de admisión y la entrada de ese
aire a los cilindros de la bomba de vacío. Durante la carrera ascendente, el pistón comprime el aire, la presión junto con los resortes
de las válvulas de admisión, producen el cierre de las mismas. Al seguir aumentando la presión de aire dentro del pistón a lo largo de
la carrera ascendente se abren las válvulas de escape, pasando el aire que estaba en los cilindros de freno del tren a través de ellas a
la atmósfera.