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Compresores de Dos Etapas

Los compresores de dos etapas utilizan dos cilindros en serie para lograr presiones más altas con mayor eficiencia.

Principio de Funcionamiento

Etapas de compresión Admisión y descarga en las etapas de compresión.

                    Interenfriador

┌─────────┐ ┌─────┴─────┐ ┌─────────┐
│ │ │ ≋≋≋≋≋≋≋ │ │░░░░░░░░░│
│ │───→│ ≋≋≋≋≋≋≋ │───→│░░░░░░░░░│───→ Descarga
│ 1ra │ │ ≋≋≋≋≋≋≋ │ │ 2da │ 175 PSI
│ Etapa │ └───────────┘ │ Etapa │
│ │ │(pequeño)│
└────┬────┘ └────┬────┘
│ │
Admisión Cilindro más
(atmosférica) pequeño

Proceso

  1. Primera etapa comprime a presión intermedia (~50 PSI)
  2. El aire pasa por el interenfriador (se enfría)
  3. Segunda etapa comprime a presión final (hasta 175+ PSI)
  4. El aire pasa por el postenfriador antes del tanque

¿Por Qué Dos Etapas?

Problema de Una Sola Etapa

Comprimir de 0 a 175 PSI en una sola etapa causa:

ProblemaConsecuencia
Temperatura muy alta>300°F (150°C) en descarga
Baja eficienciaMucha energía se pierde como calor
Desgaste aceleradoAceite se degrada, sellos fallan
Riesgo de igniciónEl aceite puede arder

Solución: Compresión por Etapas

ParámetroUna EtapaDos Etapas
Temp. descargamayor a 300°Fmenor a 200°F
Eficiencia60-70%80-85%
Vida del aceiteCortaNormal
Ciclo de trabajo50%75-100%

El Interenfriador

El interenfriador es un intercambiador de calor entre las etapas:

    Aire caliente         Aire frío
de 1ra etapa a 2da etapa
│ │
↓ ↓
┌────────────────────────────┐
│ ═══════════════════════ │
│ ═══════════════════════ │ ← Tubos con aire
│ ═══════════════════════ │
└────────────────────────────┘
↑ ↑
Aire de enfriamiento
(ventilador)

Tipos de Interenfriadores

TipoMedioAplicación
Aire-AireAire ambienteMás común, simple
Agua-AireAguaMayor capacidad, industrial

Beneficios del Enfriamiento Intermedio

  1. Reduce trabajo de compresión - Aire frío es más denso
  2. Baja temperatura final - Protege componentes
  3. Separa condensado - Agua se condensa entre etapas
  4. Mayor eficiencia - Hasta 15% de ahorro energético

Dimensionamiento de Cilindros

En un compresor de dos etapas, los cilindros tienen diferentes tamaños:

    1ra Etapa              2da Etapa
(grande) (pequeña)

┌─────────────┐ ┌───────┐
│ │ │ │
│ │ │ │
│ ● │ │ ● │
│ │ │ │
│ │ │ │
└─────────────┘ └───────┘

Mayor volumen Menor volumen
Menor presión Mayor presión

Relación de Tamaños

La relación ideal entre cilindros se calcula para que cada etapa haga aproximadamente el mismo trabajo:

V₁/V₂ ≈ √(P₂/P₁)

Para un compresor típico de 175 PSI:

  • Primera etapa: ~4 veces el volumen de la segunda
  • Cada etapa tiene relación de compresión ~4:1

Configuraciones Comunes

En Línea (Tandem)

    ┌─────┐     ┌───┐
│ 1ra │─────│2da│
│ │ │ │
└──┬──┘ └─┬─┘
│ │
└────┬─────┘

Cigüeñal
  • Diseño compacto
  • Común en compresores pequeños

En V

         ┌───┐
╱ 2da╲
╱ ╲
┌─────┐
│ 1ra │
└──┬──┘

Cigüeñal
  • Mejor balance
  • Menor vibración

En W o Radial

Para compresores de alta capacidad con múltiples cilindros.

Especificaciones Típicas

ParámetroRango Típico
Presión máxima145-175 PSI (10-12 bar)
Potencia3-30 HP
Flujo10-100 CFM
Ciclo de trabajo75-100%
RPM600-1,200

Ventajas del Compresor de Dos Etapas

VentajaDescripción
Mayor eficiencia15-20% más eficiente que una etapa
Menor temperaturaComponentes duran más
Mayor presiónAlcanza 175+ PSI fácilmente
Mejor ciclo de trabajoPuede operar continuamente
Aire más secoCondensado se separa entre etapas

Cuándo Elegir Dos Etapas

AplicaciónUna EtapaDos Etapas
Uso ocasional
Presión < 100 PSI
Presión > 100 PSI
Uso continuo
Múltiples herramientas
Taller profesional
Inversión Inteligente

Aunque los compresores de dos etapas cuestan más inicialmente, el ahorro en energía y mantenimiento los hace más económicos a largo plazo para uso intensivo.