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
Admisión y descarga en las etapas de compresión.
Interenfriador
│
┌─────────┐ ┌─────┴─────┐ ┌─────────┐
│ │ │ ≋≋≋≋≋≋≋ │ │░░░░░░░░░│
│ │───→│ ≋≋≋≋≋≋≋ │───→│░░░░░░░░░│───→ Descarga
│ 1ra │ │ ≋≋≋≋≋≋≋ │ │ 2da │ 175 PSI
│ Etapa │ └───────────┘ │ Etapa │
│ │ │(pequeño)│
└────┬────┘ └────┬────┘
│ │
Admisión Cilindro más
(atmosférica) pequeño
Proceso
- Primera etapa comprime a presión intermedia (~50 PSI)
- El aire pasa por el interenfriador (se enfría)
- Segunda etapa comprime a presión final (hasta 175+ PSI)
- 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:
| Problema | Consecuencia |
|---|---|
| Temperatura muy alta | >300°F (150°C) en descarga |
| Baja eficiencia | Mucha energía se pierde como calor |
| Desgaste acelerado | Aceite se degrada, sellos fallan |
| Riesgo de ignición | El aceite puede arder |
Solución: Compresión por Etapas
| Parámetro | Una Etapa | Dos Etapas |
|---|---|---|
| Temp. descarga | mayor a 300°F | menor a 200°F |
| Eficiencia | 60-70% | 80-85% |
| Vida del aceite | Corta | Normal |
| Ciclo de trabajo | 50% | 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
| Tipo | Medio | Aplicación |
|---|---|---|
| Aire-Aire | Aire ambiente | Más común, simple |
| Agua-Aire | Agua | Mayor capacidad, industrial |
Beneficios del Enfriamiento Intermedio
- Reduce trabajo de compresión - Aire frío es más denso
- Baja temperatura final - Protege componentes
- Separa condensado - Agua se condensa entre etapas
- 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
| Parámetro | Rango Típico |
|---|---|
| Presión máxima | 145-175 PSI (10-12 bar) |
| Potencia | 3-30 HP |
| Flujo | 10-100 CFM |
| Ciclo de trabajo | 75-100% |
| RPM | 600-1,200 |
Ventajas del Compresor de Dos Etapas
| Ventaja | Descripción |
|---|---|
| Mayor eficiencia | 15-20% más eficiente que una etapa |
| Menor temperatura | Componentes duran más |
| Mayor presión | Alcanza 175+ PSI fácilmente |
| Mejor ciclo de trabajo | Puede operar continuamente |
| Aire más seco | Condensado se separa entre etapas |
Cuándo Elegir Dos Etapas
| Aplicación | Una Etapa | Dos 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.