¿Cómo funciona un compresor de gas? Principios básicos de compresión, principales tipos y diferencias en sus aplicaciones.

Principio de funcionamiento básico de los compresores de gas

La función esencial de un compresor de gas consiste en transformar la energía mecánica en energía de presión del gas. Su principio de funcionamiento básico se basa en reducir el volumen del gas para aumentar su presión. Según las leyes de la termodinámica, cuando un gas se encuentra confinado en un espacio cerrado y se somete a una compresión externa, la distancia entre sus moléculas disminuye y la frecuencia de colisiones se incrementa, lo que se manifiesta macroscópicamente como un aumento de la presión. Este proceso suele ir acompañado de un elevamiento de la temperatura; por ello, en aplicaciones prácticas es habitual instalar sistemas de refrigeración para controlar la temperatura.

Estructura principal del compresor de desplazamiento positivo

Los compresores de desplazamiento positivo logran la compresión del gas mediante la variación directa del volumen de la cámara de trabajo y se clasifican principalmente en dos estructuras comunes:

• Compresor alternativo:Se utiliza el movimiento alternativo del pistón dentro del cilindro para comprimir el gas. Sus características principales son una alta presión de descarga y un caudal relativamente reducido, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren altas presiones.
• Compresor rotativo:Mediante el movimiento rotatorio del rotor, el volumen de la cámara de trabajo varía de manera cíclica. Las configuraciones más comunes son las de tornillo y las de paletas. Estos compresores presentan una estructura compacta y un funcionamiento estable, siendo adecuados para aplicaciones que requieren presiones moderadas y caudales elevados de forma continua.

Estructura principal del compresor de tipo dinámico

Los compresores de tipo dinámico transfieren la energía cinética al gas mediante un impulsor que gira a alta velocidad y, posteriormente, en el difusor, convierten dicha energía cinética en energía de presión; entre los principales se encuentran:

• Compresor centrífugo:El gas fluye en dirección radial y se caracteriza por un caudal elevado, una velocidad de rotación alta y una estructura compacta; se emplea ampliamente en procesos industriales de gran escala.
• Compresor axial:El gas fluye en dirección axial, con una eficiencia muy alta; suele emplearse en aplicaciones que requieren un caudal extremadamente elevado y donde las exigencias de presión no son demasiado estrictas, como el soplado de los altos hornos de gran tamaño.

Diferencias en la aplicación de los distintos tipos de compresores

A la hora de seleccionar un compresor de gases, es necesario tomar en cuenta las exigencias específicas del proceso. Los compresores volumétricos, gracias a su capacidad para ofrecer una relación de compresión elevada, se emplean habitualmente en aplicaciones que requieren gases a alta o muy alta presión, como el llenado de botellas de gas, los sistemas de refrigeración y las reacciones de síntesis química. Entre ellos, los compresores alternativos son adecuados para caudales reducidos y presiones altas, mientras que los compresores rotatorios destacan en suministros continuos de gas con caudales pequeños a moderados.

En comparación, los compresores de tipo dinámico resultan más adecuados para aplicaciones de gran caudal y presiones medias o bajas. Los compresores centrífugos ocupan una posición dominante en la industria petroquímica, en el transporte de gas natural y en los sistemas de climatización central de gran escala; por su parte, los compresores axiales constituyen el componente esencial del soplado de altos hornos en el sector metalúrgico. Comprender estas diferencias de aplicación facilita, en el diseño de proyectos, una adaptación eficiente de los equipos y un funcionamiento más eficiente desde el punto de vista energético.