Unidad N 5 2020

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO Ing. Francisco Membrives 
Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Ing. Sergio Sini 
OPERACIONES UNITARIAS I 
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Unidad Nº 5 – Circulación de gases. Ventiladores - Compresores 
 
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UNIDAD Nº 5 
CIRCULACIÓN DE FLUIDOS GASEOSOS 
La diferencia que existe entre líquidos y gases, al aumentar la presión, es que los líquidos son 
muy poco compresibles y los gases lo son mucho. No obstante, hasta unos ciertos límites en el 
incremento de presión, los gases no varían sensiblemente su densidad y por tanto, su volumen 
específico y, en este caso, los gases pueden considerarse como incompresibles. La experiencia 
demuestra que si el incremento de presión que adquiere un gas es inferior a 1000 mm.c.a., el gas 
puede considerarse incompresible y la máquina que le comunica este incremento de presión es 
una máquina hidráulica, llamada ventilador. Para incrementos de presión superiores, en los que 
el gas ya se hace compresible, la máquina que debe comunicar el incremento de presión es una 
máquina térmica, llamada compresor. 
En servicios de ventilación, exhaustación de humos, aire acondicionado, etc., se necesitan 
grandes caudales de aire con presiones relativamente bajas, siendo los ventiladores los equipos 
utilizados para los servicios; para aquellos otros en que a los gases se les debe proporcionar un 
mayor incremento de presión es necesario utilizar compresores. 
VENTILADORES 
Los ventiladores son máquinas capaces de suministrar energía a un flujo bajo la forma de 
aumento de presión y de velocidad por medio de un elemento de rotación. Para producir y 
mantener el movimiento de un fluido dentro de un conducto se necesita una presión determinada, 
o incremento de ella, que viene generada por los ventiladores. 
La energía que suministran los ventiladores se conoce como Presión total (Pt) y tiene dos 
componentes: presión estática (Pes) y presión dinámica (Pd). 
 
 Presión total = presión estática + presión dinámica. 
 
Pt = Pes + Pd 
 
La presión estática es la ejercida por el gas sobre las paredes del conducto y que, en parte, se 
consume en vencer la resistencia de frotamiento a lo largo del propio conducto y las resistencias 
ocasionales ofrecidas por los filtros, separadores, desviadores, etcétera, que puedan encontrarse a 
lo largo del mismo (pérdida de carga). En cambio, presión dinámica es la presión necesaria para 
dar al gas la velocidad con que se mueve dentro del conducto. En determinadas condiciones es 
posible que una u otra de las dos componentes se anule, pero si el ventilador está en 
funcionamiento no podrán anularse las dos a un mismo tiempo. 
Por ejemplo, si se intercepta completamente la tubería de impulsión de un ventilador 
obtendremos en el lugar de la impulsión únicamente presión estática. Si, en cambio, el ventilador 
está funcionando y no hay ninguna tubería unida a la impulsión, en dicho punto la energía 
disponible será utilizable para el movimiento del gas y tendremos solamente presión dinámica y, 
por lo tanto, la presión estática será nula. En el movimiento de un fluido en un conducto las 
presiones estática y dinámica son convertibles entre sí. Si el gas que recorre una tubería 
experimenta un incremento de velocidad tendrá lugar el correspondiente incremento de la 
presión dinámica a expensas de la presión estática, y viceversa, una disminución de velocidad 
originará una transformación de energía cinética (o presión dinámica) en energía potencial (o 
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presión estática). Por regla general, no obstante, estas transformaciones van siempre 
acompañadas de pérdidas de energía, debido a choques, turbulencias, etc., y nunca se registran 
rendimientos del 100 %. 
 
Cuando las presiones se miden por el lado de salida del ventilador, la presión estática será, por lo 
común, positiva, es decir superior a la atmosférica, y esta presión sumada a la dinámica dará la 
presión total en el punto en cuestión. Si en cambio las presiones se miden en la boca de 
aspiración, la presión estática resultará negativa, es decir que será inferior a la atmosférica, y 
representará la presión necesaria para producir el flujo de aire en el punto considerado. 
Hay que recordar que la presión dinámica es la presión equivalente a la energía cinética que 
posee un gas al desplazarse de un punto a otro, y su valor viene dado por la ecuación: 
g
v
 . Pe . 
2
1
 Pd
2
   
























2
2
2
2
3 m
kg
 
m
s
 . 
s
m
 . 
m
kg
 Pd 
 
Peso específico de un gas 
 
Siendo M el peso molecular de un gas, M Kgs de este gas, medidos en condiciones normales, 
ocupan 22,4 m3, por lo que el peso específico (Pe) en estas condiciones será: 
 







3m
Kg
 
22,4
M
 Pe 
 
El peso específico del gas Pe, medido en otras condiciones, se obtendrá a partir de la ecuación de 
los gases perfectos que, aplicada a G Kgs del gas será: 
 
 T . R . 
M
G
 T . R .n v. P  
 
siendo R la constante de los gases perfectos, que en el sistema de unidades técnico vale 0,848 
Kgm.mol-1.K-1. 







3m
Kg
 
T . R
 M . P
 
v
G
 Pe 
El peso específico de una mezcla de gases con una fracción volumétrica X y de peso específico 
PeX en condiciones normales será: 
 
PeX = xl . Pel + x2 . Pe2 + ... 
 
Como ejemplo vamos a calcular el peso específico de un humo a 250 °C y P = 600 mmHg con 
la siguiente composición: 
 
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El peso específico en condiciones normales será: 
Pe = 0,132 . 1,964 + 0,038 . 1,429 + 0,780 . 1,25 + 0,05 . 0,804 = 1,328 Kg/m3 
El peso molecular será: 
M = 0,132 . 44 + 0,038 . 32 + 0,780 . 28 + 0,05 . 18 = 29,75 g/mol = 0,02976 Kg/mol ó: 
M = 1,328 . 22,4 = 29,75 g/mol 
Transformando la presión de 600 mm Hg en Kg/m2, su valor es 0,816 . 104 Kg/m2 y por tanto: 
 
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4
m
Kg
 0,547 
mol .K 250)(273 .
K . mol
Kg.m.m
 0,848
Kg 0,02975 . Kg 10 . 0,816
 
T . R
 M . P
 
V
G
 Pe 

 
 
Curva característica de un ventilador 
Los ventiladores están accionados normalmente a un número de revoluciones constantes, 
existiendo para cada tipo de ventilador una relación entre las características de funcionamiento, 
presión y caudal, que viene representada, al igual de como se vio para las bombas, por una curva 
característica. Esta curva depende de la forma en que se coloquen las paletas del rodete del 
ventilador, del número de palas, de la velocidad de giro, del tipo de ventilador, etc. A modo de 
ejemplo, la figura 1 muestra lacurva característica caudal – presión total de un equipo particular, 
en la cual se han incluido las curvas de potencia absorbida y la de rendimiento en función del 
caudal Q. 
 
 
 
 
 
 
 M [g/mol] x Pe [Kg/m3] en CNPT 
CO2 44 0,132 1,964 
O2 32 0,038 1,429 
N2 28 0,780 1,25 
H2O 18 0,05 0,804 
FIG. 1. Curva característica de un 
ventilador. En ordenadas, presión total 
(mm.c.a.); en abscisas se representa: caudal 
(m3/min o m3/h), velocidad de salida 
(m/seg) y presión dinámica (mm.c.a.); en el 
gráfico se representan las curvas de 
velocidad de giro (r.p.m.) y potencia 
absorbida (CV) en función del rendimiento 
(%) y en base a aire de 1,22 Kg/m3 
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Normalmente las curvas características de los ventiladores vienen indicadas para un peso 
específico del gas a movilizar de 1,22 Kg/m3. 
El caudal Q es constante si el ventilador opera a velocidad de giro constante (rpm = cte) y sobre 
un sistema que no implique cambios de resistencia (sin modificación de conductos, campanas, 
etc.), o sea que no es afectado por los cambios de densidad. 
Si el fluido a movilizar por el ventilador tiene una variación superior al 5 % en su peso 
específico comparado con el de referencia, hay que tener en cuenta que tanto el incremento de 
presión como la potencia absorbida, son proporcionales al peso específico, por lo cual las 
variaciones vienen relacionadas por las ecuaciones: 
 
1
2
1
2
Pe
Pe
ΔP
ΔP
 
1
2
1
2
Pe
Pe
Pot
Pot
 
 
Las variaciones de peso específico debidas a cambios normales de temperatura, presión 
atmosférica y humedad son pequeños y no se los considera. 
 
Por lo que se refiere a la influencia que la variación de la velocidad de giro del ventilador, al 
variar ésta, también varían sus características de acuerdo con las siguientes relaciones: 
 
1
2
1
2
n
n
Q
Q
 
2
1
2
1
2
n
n
ΔP
ΔP






 
3
1
2
1
2
n
n
Pot
Pot






 
 
 
Potencia absorbida por un ventilador 
 
El trabajo desarrollado por el ventilador en la unidad de tiempo se calculará: 
η . 75
P . Q
 Pot T 
 
en donde: [Pot] = CV; [Q] = m3/seg; [PT] = Kg/m
2 ; : Rendimiento del ventilador 
Punto de funcionamiento de un ventilador 
El punto de funcionamiento de un ventilador queda definido por el corte de su curva 
característica y la curva de 
resistencia de la instalación. El 
punto de funcionamiento de un 
ventilador se determina en función 
de un caudal y un incremento de 
presión total Pt. 
 
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Ventiladores trabajando en serie y en paralelo 
A veces, en una instalación varios ventiladores trabajan juntos, distinguiéndose dos casos: que 
trabajen en serie o en paralelo. En el caso de instalación en serie la curva característica del 
conjunto de ventiladores se obtendrá por la suma de presiones para el mismo caudal. En el caso 
de trabajar en paralelo, la curva característica se obtendrá por suma de caudales a la misma 
presión. La figura 2 nos muestra la curva característica (b) de dos ventiladores trabajando en 
serie y la curva característica (c) trabajando en paralelo, suponiendo que la curva característica 
(a) es la misma para los dos ventiladores. 
a
c
b
Q (m3/h)

P
 
(m
m
 c
.a
.)
 
FIG. 2: Curva característica de dos ventiladores trabajando en serie y en paralelo. a) Curva 
característica de los ventiladores (supuestos iguales). b) Curva de trabajo en serie. c) Curva de 
trabajo en paralelo. 
Tipos de ventiladores 
De acuerdo con su construcción, los ventiladores pueden ser centrífugos o helicoidales (axiales). 
 
 Centrífugos 
Ventiladores 
 Helicoidales (Axiales) 
 
Ventiladores Centrífugos 
En estos ventiladores el flujo viene determinado por la fuerza centrífuga provocada en una 
columna del fluido puesta en rotación y por la velocidad tangencial del fluido que sale de la 
rueda. La caja del ventilador, en forma de voluta, se ocupa de transformar gradualmente la 
presión dinámica en presión estática. La rueda consta de dos anillos coaxiales y paralelos, entre 
los cuales van fijadas las aletas. Estas adoptan diferentes formas, según sean las finalidades 
propias de cada ventilador, y pueden dividirse en tres tipos: 
a).- Palas o Aletas Directas 
b).- Palas o Aletas invertidas 
c).- Palas o Aletas radiales 
 
La figura 3 muestra una vista explotada de un equipo y los diagramas vectoriales respectivos 
para cada uno de los tres tipos de paletas. La velocidad w indica la velocidad periférica o 
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tangencial, y la velocidad u la radial a la salida de la rueda, correspondiente a la propia rueda. La 
velocidad resultante es C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. 3. Diagrama vectorial de velocidades. a) Aletas directas. b) Aletas radiales. c) Aletas invertidas 
 
Del examen de estos diagramas se deduce que, a igualdad de u y w, la resultante C es máxima en 
el caso de aletas directas y mínima en el caso de aletas invertidas. Esta observación explica que 
para lograr el mismo resultado (determinado por el valor C), un ventilador centrífugo de aletas 
invertidas tiene que girar a mayor velocidad que uno de aletas directas. 
 
La figura 4 nos presenta las curvas características de los tres tipos de ventiladores centrífugos 
indicados. La curva (a) es la característica de un ventilador centrífugo de aletas directas; este 
ventilador trabaja a poca velocidad, es silencioso, su curva de rendimiento es algo inferior a la de 
los restantes tipos y, en condiciones intermedias de funcionamiento, puede dar lugar a algún 
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fenómeno de inestabilidad. Se observará que la curva de la potencia absorbida sube rápidamente 
al aumentar el volumen; es, pues, aconsejable decidirse por un motor de mayor tamaño para 
protegerlo de posibles sobrecargas. 
 
FIG. 4. Curvas características de ventiladores centrífugos. a) Ventilador de aletas 
directas. b) Ventilador de aletas invertidas. c) Ventilador de aletas radiales.La curva (b) reproduce las características de un ventilador centrífugo de aletas invertidas; este 
tipo funciona a gran velocidad y da buen rendimiento. La curva de potencia absorbida nos indica 
que el motor no se sobrecarga en exceso al aumentar el volumen de aire. Una de las razones que 
explican la aceptación que muchas veces se concede a este tipo de ventilador es el hecho de que 
la máxima potencia absorbida coincide con la zona de funcionamiento de mayor rendimiento. 
Igual que ocurre en el caso del ventilador de aletas directas, el funcionamiento más silencioso 
coincide con la zona de máximo rendimiento. Por último, la curva (c) demuestra que el ven-
tilador de aletas radiales tiene unas características intermedias entre los dos tipos ya tratados; 
estos últimos ventiladores se emplean frecuentemente en los casos en que deba tratarse aire con 
gran contenido de substancias extrañas (transportes neumáticos). Además, en este caso, el 
proyecto de la rueda prevé una construcción más robusta, para evitar también la posibilidad de 
acumulación de las sustancias transportadas. 
La figura 5 nos presenta los tipos más comunes de rueda impulsora de un ventilador centrífugo. 
 
 
FIG. 5. Ruedas impulsoras de ventiladores centrífugos 
 
Ventiladores Helicoidales o Axiales 
Estos ventiladores están constituidos por un núcleo giratorio con palas de forma helicoidal que 
gira de modo que la velocidad relativa entre el aire y cada uno de los perfiles de las palas actúa 
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como en el ala de un avión, provocando una depresión en una cara de las palas y una presión en 
la opuesta que producen la impulsión axial del aire a través del ventilador. Si el ventilador gira 
en sentido opuesto al proyectado, se invierte el sentido de circulación del aire, pero por trabajar 
la pala en condiciones no previstas, el caudal y el rendimiento bajan considerablemente, por lo 
que debe tenerse cuidado en que estos ventiladores giren en el sentido adecuado. En estos 
ventiladores el movimiento del aire se produce por la impulsión que ejercen las aletas inclinadas 
de la rueda: el flujo del aire tiene una componente principal paralela al eje de rotación de la 
rueda y un movimiento de rotación con centro en el propio eje. Los ventiladores helicoidales 
pueden adoptar diferentes formas: con sólo la rueda; con la rueda introducida en una cámara 
cilíndrica; e incluso colocando en ésta eventuales deflectores de guía. 
 
El primer tipo, por razón de la escasa recuperación de presión dinámica en forma de presión 
estática, es aplicable solamente cuando se exijan pequeños incrementos de presión. El segundo, 
en cambio, puede adaptarse para incrementos de hasta 50-70 mm.c.a., o bien, si está provisto de 
deflectores de guía que recuperen la energía anexa a la componente tangencial de velocidad, se 
pueden obtener incrementos que pueden sobrepasar los 300 mm.c.a. La figura 6 representa las 
curvas características de un ventilador helicoidal. 
 
 
 
FIG. 6. Curva característica de un ventilador helicoidal. 
 
Una de las características principales del ventilador helicoidal es la marcha descendente de la 
potencia absorbida al aumentar el volumen. Entre las ventajas de estos ventiladores está la 
simplicidad de su construcción y la posibilidad de su acoplamiento directo al motor que lo 
acciona. En este caso, sin embargo, estando el motor sumergido en el flujo de aire, hay una 
limitación en la temperatura del mismo. La figura 7 muestra un esquema de un ventilador axial. 
 
 
FIG. 7. Esquema de un ventilador axial. 
 
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COMPRESORES 
El compresor es una máquina térmica que aspira un gas a baja presión y lo impulsa comprimido 
a una presión mayor que la de aspiración. En ciertos casos, el fluido que sufre la compresión 
puede ser asimilado a un gas perfecto; la posibilidad de esta asimilación depende no sólo de la 
naturaleza del fluido, sino también del nivel de las presiones consideradas. Así, en el caso de un 
compresor que aspira aire atmosférico y eleva su presión unos cuantos bars, las propiedades del 
fluido no difieren esencialmente de las de un gas perfecto, pero no sucede lo mismo cuando la 
presión del aire debe elevarse a varias decenas de bars. La diferencia fundamental en estos casos 
consiste en el hecho de que en la ecuación fundamental de los gases perfectos, P.v = R.T, la 
magnitud R conserva, para un gas perfecto, un valor fijo, mientras que para un fluido gaseoso no 
asimilable a un gas perfecto varía con las magnitudes P y T. Para el estudio de los principios de 
funcionamiento de los compresores, admitiremos que el fluido que se ha de comprimir satisface 
a la ecuación de un gas perfecto. 
Para incrementos de presión superiores a 1000 mm.c.a., donde el gas se hace compresible, la 
máquina utilizada para comunicar el incremento de presión es una máquina térmica, llamada 
compresor. 
Los compresores se clasifican generalmente en base a su principio de funcionamiento, 
distinguiéndose básicamente dos grupos: 
- Compresores de desplazamiento positivo o volumétrico. 
- Compresores de desplazamiento cinético. 
Los compresores de desplazamiento positivo son aquellos que realizan una verdadera 
compresión mecánica, pues la reducción volumétrica se lleva a cabo por el desplazamiento de un 
elemento compresor, dotado de un movimiento alternativo, rotativo o helicoidal, que se desplaza 
dentro de un espacio cerrado que contiene los gases a comprimir. 
El elemento compresor puede tener la forma de émbolo, excéntrica, paletas, dientes de 
engranajes, etc., dando lugar a los compresores alternativos, rotativos, de tornillo, etc., si bien 
cada uno de estos tipos trabaja de forma diferente. 
Los compresores alternativos basan su principio de funcionamiento en el movimiento alternativo 
del elemento compresor (émbolo) accionado por un sistema biela-manivela. 
Los compresores rotativos se basan en el movimiento rotativo de elementos compresores 
(paletas, root, etc.), accionados directamente por el eje de rotación, y la reducción volumétrica de 
los gases se consigue en el espacio cerrado comprendido entre el cilindro estator, el rotor y la 
excéntrica o paletas, según el tipo de compresor. Los compresores de tornillo se basan en el 
movimiento helicoidal de los dientes de dos engranajes que comprimen en los huecos del 
engranaje hembra y la reducción volumétrica se consigue en el espacio cerrado formado por el 
cárter y los huecos formados entre los dientes de los engranajes macho y hembra. 
Los compresores de desplazamiento cinético son de dos tipos: centrífugos y axiales. En el 
compresor centrífugo la compresión se realiza por la fuerza centrífuga ejercida sobre los gases 
atrapados durante la rotación de rodetes que giran a gran velocidad; los gases que salen con 
velocidad periférica muy alta, entran en difusores donde tiene lugar la transformación de la 
energía de velocidad en energía de presión. 
En los compresores axiales, la compresión se realiza por efecto de los sucesivos cambios dedirección impuestos al gas, que se mueve en dirección fundamentalmente paralela al eje de 
rotación de la máquina y a que los impulsores transmiten su propia energía, mientras que las 
paletas distribuidoras orientan convenientemente el flujo para permitir la entrada correcta del gas 
en la siguiente fila de impulsores. 
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Como resumen de todo lo indicado se puede establecer el siguiente cuadro de clasificación de 
compresores, de acuerdo con su Principio de funcionamiento: 
 Alternativos. 
 Paletas 
 De desplazamiento positivo o Rotativos Anillo líquido 
 Volumétricos Roots 
 De tornillo 
 
 Centrífugos 
 De desplazamiento cinético 
 Axiales 
 
1. Compresores de Desplazamiento positivo 
1.1. Compresores alternativos 
Consiste en un pistón P que se desplaza en el interior de un cilindro. En el cilindro hay válvulas 
que actúan en sentido inverso, unas abriendo para la admisión o aspiración y otras para la 
impulsión. El principio general de un compresor alternativo está representado en la figura 8. 
 
 
Fig. 8. Esquema y diagrama teórico de un compresor de pistón 
 
Estudiando el ciclo termodinámico de los compresores alternativos, en la compresión en una sola 
etapa, el ciclo teórico es el que aparece en la figura 9, suponiendo que la presión de aspiración es 
la atmosférica. La curva 1-2 corresponde a la compresión del gas; la 2-3 es la apertura de la 
válvula, que corresponde a la presión de calibrado (tarado) de ésta; la 3-4 es la descarga del gas, 
y la 4-1 es la fase de admisión que, teóricamente, se realiza a la presión atmosférica. 
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Fig. 9. Ciclo teórico de un compresor de pistón 
 
En un ciclo teórico la curva 1-2 puede realizarse adiabáticamente, es decir, sin intercambio de 
calor; otra forma de realizar la compresión sería isotérmicamente, es decir, sin variar la 
temperatura, pero ni una ni otra pueden llevarse a la práctica, pues es imposible que una trans-
formación real se verifique sin intercambio de calor o cambio de temperatura. Mediante un 
adecuado sistema de refrigeración se obtiene una curva de tipo politrópico, intermedia entre las 
dos anteriores, y que conviene que se aproxime lo más posible a la isoterma que, como puede 
verse en la figura 10, encierra dentro del diagrama un área menor, es decir, representa un menor 
trabajo de compresión. 
 
Fig. 10. Compresión adiabática, isotérmica y politrópica 
 
Volviendo a la figura 8, el esquema del compresor de pistón está representado en la parte inferior 
de la figura. El pistón P se desplaza en un cilindro C y está unido por el vástago T a un meca-
nismo (por ejemplo, de biela y manivela o cigüeñal) que le transmite el movimiento del motor de 
accionamiento. En el cilindro hay dos válvulas que se abren en sentido inverso; de ellas, (A) 
sirve para la aspiración del gas que se ha de comprimir, y la otra (R) para la descarga. El 
desplazamiento del pistón tiene lugar entre dos posiciones extremas que están representadas por 
límites de trazos: la de la izquierda corresponde al punto muerto izquierdo, y la de la derecha al 
punto muerto derecho. La distancia entre estos dos puntos muertos es la carrera del pistón. 
En estas condiciones, desde que el pistón empieza a desplazarse hacia la derecha, la válvula A se 
abre bajo la acción de la presión exterior P, y el gas penetra en el cilindro. La aspiración de gas 
se efectúa durante toda la duración de la trayectoria del pistón; cuando éste alcanza su punto 
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muerto derecho, el cilindro se encuentra lleno de gas a la presión P1. En el diagrama P-V, que se 
ha trazado en la parte superior, la aspiración está representada por la recta AB. Desde que el 
pistón deja el punto muerto derecho y empieza a desplazarse hacia la izquierda, la presión en el 
cilindro empieza a ser superior a P1, y la válvula A se cierra. Por otra parte, la válvula R está 
regulada (por ejemplo, por medio de un resorte) de manera que no se abre más que cuando la 
presión en el cilindro alcanza un cierto valor P2; resulta de ello que durante la elevación de 
presión (de P1 a P2), la masa de gas encerrada en el cilindro es invariable. La curva de 
compresión BC es generalmente una transformación politrópica; finalmente, alcanzada la presión 
P2 se abre la válvula R, y el gas comprimido deja el cilindro bajo esta presión final. La impulsión 
del gas está representada por la recta CD. 
 
Sin embargo, todo lo indicado anteriormente es teórico, ya que la figura 8 ha sido trazada 
suponiendo que en el punto muerto izquierdo, el pistón se encuentra en contacto con el fondo del 
cilindro de manera que la totalidad del gas comprimido se escapa del cilindro por la válvula R. 
En realidad, no es esto lo que sucede, ya que, por una parte, es indispensable prever entre el 
pistón y el fondo del cilindro una cierta holgura y, por otra, las válvulas A y R han de estar 
montadas forzosamente a una cierta distancia del cilindro. Por consiguiente cuando el pistón 
alcanza su punto muerto izquierdo estando cerradas las válvulas de aspiración y de impulsión, 
existe bajo el pistón un volumen que se denomina espacio muerto y que contiene una cierta masa 
de gas a la presión P2. De ello resulta que cuando el pistón deja el punto muerto izquierdo, la 
presión en el cilindro no desciende inmediatamente por debajo de P1 lo que acarrea un retardo en 
la apertura de la válvula A. 
Esta apertura (y por consiguiente la aspiración de gas) tiene lugar únicamente cuando el gas que 
llena el espacio muerto se ha expansionado desde su presión inicial P2 a la presión P1. Si 
designamos el volumen del espacio muerto por V0 (fig. 11), la apertura de la válvula de 
aspiración (punto E) se efectúa cuando el volumen en el pistón tiene un valor V3 tal que: 
 
m
0
3
1
2
V
V
 
P
P






 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIG. 11. Diagrama indicado de un compresor de pistón de simple efecto. 
 
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Se constata así que si el exponente m tiene el mismo valor para las curvas BC y DE, el trabajo 
suministrado por la expansión de la masa gaseosa retenida en el espacio muerto compensa el que 
es absorbido por la compresión de la misma masa. La existencia del espacio muerto afecta al 
trabajo requerido por unidad de masa del fluido, pero al mismo tiempo puede afectar 
notablemente a la masa aspirada e impulsada por ciclo. En efecto, el volumen de gas aspirado es 
igual a V1-V3, mientras que sin el espacio muerto, sería igual al volumen engendrado, o sea, V1-
V0. La razón (V1-V3)/(V1-V0) es el rendimiento volumétrico del compresor; por otra parte, 
veremos que otros factores, además del espacio muerto, pueden afectar al rendimiento 
volumétrico y, por esta razón, la relación precedente se denomina algunas veces rendimiento 
volumétrico aparente. Designando este rendimiento por v se puede escribir, teniendo en cuenta 
la relación anterior: 
 














 1
P
P
 . 
V - V
V
 - 1 
V
V - V
 . 
V - V
V
 - 1 
/1
1
2
01
0
0
03
01
0
m
v 
 
Sin embargo, la diferencia entre el diagrama real de un compresor pistón y el diagrama teórico 
no son debidas únicamente al espacio muerto; otros factores ejercen también una influencia 
sensible sobre la forma del diagrama y afectan así no sólo (como el espacio muerto) al 
rendimiento volumétrico del compresor, sino también al trabajo absorbido por kilogramo de 
fluido comprimido. El efecto de todos estos factores sobre el funcionamiento del compresor se 
traduce, por una parte, en una modificación de la forma del diagrama y, por otra, en una 
modificación simultánea (que no aparece sobre el diagrama) de la temperatura del fluido y de la 
cantidad de fluido suministrada por ciclo bajo la presión final P2. 
En principio, el paso del fluido por las válvulas de aspiración está acompañado de una pérdida de 
carga que varía con la velocidad del fluido en las mismas. Esta velocidad, a su vez, es 
inversamente proporcional a la sección de paso y al tiempo de apertura de las válvulas, y como 
consecuencia de ello el diagrama real resulta ser como el representado en la figura 12. 
 
 
 
FIG. 12. Diagrama real de un compresor de pistón. 
 
Otros factores también influyen en la disminución del rendimiento volumétrico, y entre ellos cabe 
citar las fugas que se producen por la falta de estanqueidad en válvulas de aspiración e impulsión, 
así como en los segmentos de los pistones y prensaestopas. 
Como consecuencia de todo lo indicado, es fácil darse cuenta que en el trabajo de un compresor 
existen una serie de factores que afectan al mismo modificando los parámetros que se pudieran 
deducir del estudio teórico de los ciclos de trabajo y que, en definitiva, obligan a introducir una 
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serie de rendimientos que permiten la adaptación de las consideraciones teóricas a lo que tiene 
lugar en la realidad. La serie de rendimientos a tener en cuenta en el trabajo de un compresor 
pueden concretarse en: 
 
- Rendimiento volumétrico: es la razón entre el caudal de fluido entregado y el desplazamiento 
del compresor. Es indicativo de la capacidad del compresor. No es muy importante al juzgar la 
calidad del compresor, algunos compresores con gran rendimiento volumétrico tienen un 
rendimiento total bajo. 
- Rendimiento de compresión: Es la relación entre la potencia teórica necesaria para comprimir 
la cantidad de aire efectivamente entregado y la potencia real desarrollada en el cilindro. 
- Rendimiento mecánico: Es la razón entre la potencia desarrollada y la efectiva en el eje del 
motor de accionamiento. 
- Rendimiento total: Es el producto del rendimiento de compresión y mecánico y es el que debe 
mirarse al comparar dos o más compresores. 
- Consumo específico: Es el dato de mayor interés para el usuario y representa, en definitiva, la 
potencia absorbida por el compresor al comprimir un determinado caudal aspirado, expresándose 
normalmente en CV. 
 
Elementos de un compresor alternativo 
A) Cárter: es el depósito de aceite lubrificante donde se mueven el cigüeñal y las bielas, o la 
excéntrica y las bielas. En los compresores de cárter abierto, éste sólo tiene la función de 
presentar una adecuada resistencia mecánica, pero en los de cárter cerrado, además de la 
resistencia mecánica, tiene la misión de presentar una perfecta estanqueidad al aceite. El cárter 
lleva las correspondientes puertas de inspección, estancas, que hacen accesible el sistema biela-
manivela. 
B) Cilindro: es el alojamiento cilíndrico del émbolo. En los compresores pequeños los cilindros y 
el cárter están fundidos en una sola pieza, pero en los grandes compresores los cilindros y el 
cárter se funden independientemente, uniéndose por pernos a través de la correspondiente junta; 
la base inferior del cilindro es móvil (émbolo) y la base superior es fija (plato de válvulas). 
C) Embolo o pistón: es el elemento compresor, móvil en los cilindros. 
D) Segmentos: son unos aros colocados en ranuras previstas para tal fin en el émbolo, y que 
aseguran la estanqueidad entre el mismo y las paredes interiores del cilindro por intermedio de 
una película de aceite lubricante. Separan la parte de alta y de baja presión. Existen dos tipos de 
segmentos, diferenciados por la función que realizan: 
- Segmentos de compresión: evitan las fugas del fluido en el recorrido de compresión y, también, 
en el recorrido de aspiración. 
- Segmentos arrastradores de aceite: evitan, en cierto grado, el bombeo de aceite lubricante, 
desde el cárter hacia la impulsión del compresor. 
E) Bulón: el bulón, o eje del émbolo es la articulación entre la biela y el émbolo. 
F) Biela: órgano del sistema biela-manivela que acciona al émbolo y transforma el movimiento 
de rotación del cigüeñal, o de la excéntrica, en el movimiento alternativo del émbolo. El aumento 
constante en la velocidad de funcionamiento de los compresores ha llegado a fabricar bielas en 
aleaciones ligeras. En las bielas cabe distinguir: 
- La cabeza de biela, acoplada al cigüeñal a través del correspondiente cojinete de casquillo. 
- El pie de la biela, acoplada al bulón a través del correspondiente cojinete. 
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G) Cigüeñal: órgano del sistema biela-manivela dotado de un movimiento de rotación 
(accionado por la máquina motriz) y en cuyos cuellos van fijadas las bielas; al girar el cigüeñal 
las bielas sufren el clásico movimiento alternativo oscilante. Va colocado en el cárter y 
soportado por los correspondientes cojinetes. 
H) Excéntrica: en los compresores pequeños, un ejede rotación y una excéntrica sustituyen al 
cigüeñal. El eje de rotación atraviesa la excéntrica, en un punto excéntrico, comunicándole el 
movimiento de rotación; al girar la excéntrica, la biela unida a ella sufre el clásico movimiento 
alternativo oscilante 
I) Cojinetes principales: son los apoyos del árbol o cigüeñal en el interior del cárter. 
J) Volante: es un acumulador de energía. Mantiene constante la velocidad de rotación del 
cigüeñal; su existencia es consecuencia de irregularidad del par resistente, inevitable en las 
máquinas alternativas. 
K) Válvulas: la función de las válvulas del compresor es doble: 
 - Asegurar la estanqueidad más perfecta en el cierre. 
- Asegurar el paso de los gases, en el momento oportuno, a una velocidad conveniente y con un 
mínimo de turbulencia. 
Las válvulas se calculan sobre la base de esta segunda condición. La velocidad del gas a través 
de la válvula será la conveniente para que las pérdidas de carga correspondiente a esa velocidad 
no supongan: 
- Mayor consumo de potencia. 
- Mayor temperatura de impulsión. 
- Menor rendimiento volumétrico. 
Para lograr esto deben cumplirse las siguientes condiciones: 
- Pequeño salto de la válvula. 
- Sección de paso grande. 
- Paso rectilíneo de los gases. 
- Funcionamiento silencioso. 
- Cierre y apertura rápidos. 
- Las válvulas deben ser ligeras. 
- Deben procurar un cierre hermético. 
- Deben ser fácilmente accesibles. 
- En caso de rotura no deben caer en los cilindros. 
L) Refrigerador intermedio: en los compresores que trabajan en varias etapas de compresión, con 
el fin de refrigerar el gas que sale de cada etapa, se utilizan refrigeradores que emplean 
fundamentalmente agua y son del tipo de haz tubular. 
M) Refrigerador final: es similar al refrigerador intermedio y se utiliza cuando se quiere obtener 
que el gas comprimido tenga una temperatura lo más baja posible. 
N) Filtros de aspiración: puede suceder que el compresor aspire un gas conteniendo polvo e 
impurezas. En este caso es indispensable la colocación de filtros en aspiración adecuados para la 
naturaleza y composición del gas aspirado. 
O) Amortiguadores de pulsaciones: un compresor alternativo da una descarga con pulsaciones, y 
si la red de tuberías de descarga presenta dificultades es posible que se forme un estado de 
resonancia con ruidos peligrosos. Un amortiguador de pulsaciones es un pequeño depósito, 
montado tan cerca como sea posible de la brida de descarga del compresor, que actúa como 
cámara de compensación y reduce las pulsaciones de la descarga. 
 
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La figura 13 nos muestra la sección de un compresor horizontal para trabajar en dos etapas de 
compresión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Disposición de los cilindros 
Las disposiciones más corrientes de cilindros en un compresor alternativo son las siguientes: 
Un solo cilindro: 
a) Vertical, de simple o de doble efecto. 
b) Horizontal, por lo general de doble efecto. 
Dos cilindros: 
a) Verticales, en línea, de simple o de doble efecto. 
b) Tipo en V, de simple o de doble efecto. 
c) Horizontal y vertical, por lo general de doble efecto. 
d) Opuestos horizontalmente, por lo general de doble efecto. 
e) Horizontales y en paralelo, por lo general de doble efecto. Esta disposición consta, en esencia, 
de dos compresores colocados el uno al lado del otro con un eje cigüeñal común. 
Tres cilindros: 
a) Uno vertical y dos formando un ángulo de 60°, por lo general a cada lado de la vertical, de 
simple o de doble efecto, llamándose esta disposición en forma de W. 
Cuatro cilindros: 
a) Semirradial: dos cilindros horizontalmente opuestos y dos a 60º con respecto a la horizontal. 
b) Opuestos: dos pares de cilindros horizontales con un solo eje cigüeñal. 
Fig. 13. Sección de un compresor horizontal de dos etapas. 1) Cárter. 2) Cabeza de biela. 3) Cuerpo 
de biela. 4) Pie de biela. 5) Cilindro. 6) Pistón. 7) Válvula. 8) Vástago de Pistón. 9) Cierre 10) 
Segmento. 11) Refrigerador intermedio. 12) Regulador 
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e) Tipo en V: dos cilindros en cada bancada. 
d) Conjunto horizontal en paralelo, que consiste en cuatro compresores independientes 
acondicionados como las barras verticales de letra H, con eje cigüeñal común colocado como la 
barra transversal de la H. Esta es una disposición antigua para máquinas muy grandes y 
actualmente muy poco usada. 
 
Tipos de compresores alternativos según su funcionamiento 
En base a que un compresor alternativo tenga una o las dos caras de sus émbolos activas, así 
como que comprima los gases en una o varias etapas de compresión, los compresores pueden 
clasificarse en los siguientes tipos: 
1. Compresor de simple efecto: es aquel que posee una sola cara del émbolo activa, y la 
compresión del gas tiene lugar solamente una vez por cada vuelta del cigüeñal. Esta acción es 
típica de compresores verticales y radiales, es decir, aquellos que tienen cilindros colocados 
según direcciones inclinadas y que se conocen como compresores en V y W. 
2. Compresor de doble efecto: es aquel en el cual las dos caras del émbolo son activas. La 
compresión del gas se efectúa dos veces en cada vuelta del cigüeñal. La acción de doble efecto 
es característica de los compresores horizontales. 
3. Compresores de compresión simple y múltiple: El compresor de compresión simple es aquel 
que consigue la presión de descarga una sola etapa; mientras que los de compresión múltiple 
realizan la compresión, hasta el valor final, con una o más etapas intermedias. 
Accionamiento de compresores alternativos 
Los compresores alternativos van normalmente accionados por motor eléctrico, salvo que por las 
condiciones de proceso o energía disponible se utilice otro tipo de equipo motriz, como puede 
ser una turbina de gas o de vapor o un motor de combustión interna. 
Existen diversas posibilidades de transmisión entre motor y compresor: 
a) Transmisión por correas trapezoidales. 
Los inconvenientes de utilizar correas trapezoidales pueden ser el peligro de estropear cojinetes, 
e incluso romper ejes del compresor o motor, si se tensan excesivamente; también hay el 
inconveniente de una pérdida de potencia en transmisión del orden de 4 %. Como ventajas cabe 
citar las de poder utilizar un motor de más alta velocidad, que resulta en general más barato y de 
más fácil sustitución; también es posible variar la velocidad del compresor para el caso de 
mayores necesidades de consumo. 
b) Acoplamiento del motor utilizando un acoplamiento flexible. 
Los inconvenientes del acoplamiento flexible directo es el de exigir un motor de velocidad más 
lenta, de mayor costo y generalmente más difícil de sustituir rápidamente. Por otra parte, limita 
la gama de proveedores del compresor que no pueden alcanzar un suministro de fluido a una 
velocidad prefijada, mientras que podrían alcanzarlo si tienen libertad en la elección de la 
velocidad. 
c) Acoplamiento directo, con motor bridado. 
El accionamientodirecto con motor bridado es similar al anterior, pero el motor tiene un diseño 
más especial y puede ser difícil de sustituir en un determinado momento. 
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No obstante, últimamente se ha popularizado bastante, y es fácil de encontrar motores estándar 
disponibles. 
d) Acoplamiento directo con motor síncrono 
El accionamiento directo con motor síncrono es la disposición más utilizada para compresores de 
funcionamiento lento y con potencias de 200 CV en adelante. Esta disposición tiene el rotor del 
motor montado directamente sobre el eje prolongado del compresor. Para potencias inferiores a 
200 CV este accionamiento sólo deberá especificarse después de que un completo análisis de las 
condiciones de factor de potencia indique que el costo más elevado está justificado. 
 
1.2. Compresores rotativos 
Basan su principio de funcionamiento en el movimiento giratorio del elemento compresor 
accionado directamente por el eje de rotación de la máquina. La reducción volumétrica de los 
gases se consigue en el espacio cerrado comprendido entre el cilindro estator y el elemento rotor. 
En función del tipo de elemento rotor y la forma de producir la reducción volumétrica de los 
gases, los compresores rotativos se clasifican en: 
1.2.1. Compresor de paletas 
Consta de un rotor cilíndrico con un número de paletas montadas en ranuras longitudinales 
radiales del rotor. Al girar el rotor las paletas se mueven en las ranuras del mismo manteniéndose 
siempre en contacto con la pared del estator. Los espacios entre dos paletas se llenan de gas al 
pasar por la aspiración y se va comprimiendo al disminuir dichos espacios en el giro (fig. 14). 
 
 
FIG. 14. Esquema de compresor rotativo de paletas. 
 
El problema de la estanqueidad de un compresor de paletas está ligado al del rozamiento. En 
efecto, cada paleta forma un cajón tanto más estanco cuanto mayor es la fuerza que aplica a la 
pared interior de la envolvente, pero mayor también es la potencia absorbida por el rozamiento; 
por otra parte, si el incremento del número de paletas mejora la estanqueidad del compresor, 
aumenta al mismo tiempo la superficie de rozamiento. La realización de una tasa de compresión 
elevada exige, pues, disposiciones particulares destinadas a reducir las fugas en el interior del 
aparato sin aumentar simultáneamente la potencia absorbida por el rozamiento. Una de estas 
disposiciones consiste en equipar el compresor con anillos compensadores Wittig. Estos anillos 
(en número de dos) rodean las paletas y son arrastrados por éstas con un ligero deslizamiento; su 
misión consiste en absorber los empujes centrífugos de las paletas e impedir que éstas ejerzan 
una presión sobre la envolvente fija. En este caso, las fuerzas de rozamiento se ejercen entre las 
paletas y los anillos, y como la velocidad relativa de estos órganos es pequeña, la potencia 
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absorbida del rozamiento queda notablemente reducida. Los anillos deben estar provistos de un 
cierto número de orificios destinados a equilibrar las presiones entre sus caras interior y exterior 
y a privarlas así de la acción de un empuje, debido a las desigualdades de presión en el interior 
del compresor. 
Otra solución consiste en dar a la extremidad de las paletas una forma perfilada concebida para 
facilitar la formación de una película de aceite que, asegurando una buena estanqueidad, reduzca 
al mismo tiempo el coeficiente de rozamiento. Este modo de construcción es particularmente 
cómodo cuando se ha de recurrir a materiales plásticos, ya que su baja densidad permite 
aumentar el espesor de las paletas sin someter el rotor a la acción de una fuerza centrífuga con-
siderable. 
En ciertos casos, se someten las extremidades de las paletas a un engrase abundante, lo que 
reduce a la vez el rozamiento y las fugas y, además, permite evacuar una parte del calor 
engendrado por el rozamiento. 
1.2.2. Compresor de anillo líquido 
Este compresor consiste en una carcasa que encierra un rotor colocado excéntricamente y 
provisto de paletas fijas. La carcasa está parcialmente llena con un fluido, el cual se pone en 
movimiento por las paletas del rotor, siendo lanzado contra las paredes de la carcasa por la 
fuerza centrífuga, constituyendo un anillo girante en el interior del compresor (fig. 15). La 
excentricidad del rotor hace que el compresor actúe de forma similar a la de un compresor de 
paletas. 
Los inconvenientes de este tipo de compresores son que debe disponer de algún elemento que 
mantenga constante el nivel del líquido y que pueden producirse erosiones por cavitación. 
Tienen un alto consumo de energía, por lo que no suele utilizarse para presiones superiores a 5,5 
Kg/cm2. 
 
 
FIG. 15. Esquema de compresor rotativo de anillo líquido 
 
Una aplicación típica es para generar vacío en un sistema (conocido en la industria como bomba 
para vacío), de mínimo mantenimiento ya que solo requieren agua de alimentación. 
Son aplicables cuando: 
1) No se requieren vacíos superiores al 97% del absoluto. 
2) Exista posibilidad de succión de líquidos o vapores en cantidades que afectarían a cualquier 
bomba en baño de aceite. 
Siempre que el servicio requerido se caracterice por gran desplazamiento volumétrico, largo 
periodo de funcionamiento continuo y posibilidad de succión de barros y otros elementos 
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indeseables que con el sistema son arrastrados hacia el exterior por el agua de alimentación que 
se descarga en la expulsión. 
 
Principio de funcionamiento 
 
1: Se observa la tapa con sus conductos de succión y descarga y las lumbreras correspondientes 
que están comunicadas con dichos conductos. 
2: Se observa el rotor, montado sobre su eje, que es excéntrico respecto al cilindro exterior. El 
volumen de agua esquematizado es el que se establece en el cuerpo de la bomba, cuando se 
alcanza el equilibrio dinámico. 
3: En este caso puede observarse la configuración del agua durante la marcha, que se dispone 
según un anillo hidráulico centrifugado por el rotor y concéntrico con el cilindro. 
 
 
 
 
 
Analizando en detalle el funcionamiento del equipo podemos realizar las siguientes 
consideraciones: 
1. El líquido (agua o aceite) está en el cuerpo cilíndrico de metal, conjuntamente con un rotor. El 
rotor es una rueda de paletas excéntrica respecto del cuerpo cilíndrico 
2. El líquido pasa a ser "anillo de líquido" tan pronto como la rueda de paletas se hace girar lo 
suficientemente rápido para moverlo suavemente. La fuerza centrífuga la arroja contra la pared 
dela parte de adentro del cilindro y lo mantiene allí. Así es que el agua forma un anillo dentro de 
la envoltura. 
3. En algunos modelos el rotor consta de paletas que están vinculadas a dos platos circulares (De 
hecho, todo el rotor es moldeado como una pieza) a fin de que cualquier par de paletas forme una 
cámara, cerrada en los lados por los platos, pero abierta en la parte superior e inferior. 
4. El rotor es más pequeño que la envoltura, y así es que se coloca de forma que uno de sus 
lados casi toca la envoltura. Esta excentricidad no cambia la forma del anillo de líquido; pero si 
causa que las paletas se sumerjan y salgan del líquido, cada vez que dan una vuelta. 
5. Esto quiere decir que la cámara formada por cualquier par de hojas está aproximadamente 
llena de líquido en un punto, y casi vacía para cuando llega a un punto opuesto. 
 
Cada cámara se llena y se vacía cada vez que da una vuelta. El líquido actúa como un pistón en 
un cilindro, moviéndose adentro y afuera, succionando aire adentro, sacando aire afuera. Y es un 
pistón perfecto en un cilindro ideal: La tolerancia es perfecta; no necesita lubricación; no hay 
prácticamente desgaste. 
 
 
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6. ¿Cómo podemos aprovechar esta acción de pistón del líquido para 
mantener aire moviéndose a través de la bomba? Colocamos en el centro 
del rotor un cono que tiene dos aberturas: Una se ubica hacia las cámaras 
que se vacían; donde la cámara se vacía de líquido, genera una depresión y 
aspira el aire a la cámara; la otra abertura se comunica con las caras de las 
cámaras que a medida que se llenan con líquido comprime el aire hasta 
llegar a la abertura de descarga, sacando de esta forma el aire. No necesita 
ninguna válvula. 
 
En la siguiente figura se muestran los elementos constitutivos de una 
bomba de anillo líquido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En el siguiente esquema se delimitan las zonas que se establecen en un tipo de estos equipos 
durante su funcionamiento y los cambios que se producen sobre el aire desde su ingreso al 
equipo hasta que es expulsado del mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
En este sector el gas es aspirado 
desde el puerto de entrada a la 
cámara del rotor 
En este sector el gas es 
comprimido dentro de la 
cámara del rotor 
 Conexión de 
entrada 
Cuerpo 
Líquido 
Puerto de 
entrada 
Puerto de 
entrada 
Conexiones de 
descarga 
Rotor 
Puerto de 
descarga En este sector el gas 
comprimido escapa por 
el puerto de descarga 
Anillo líquido 
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1.2.3. Compresor lobular de dos rotores tipo «root» 
Estos compresores están constituidos por dos palas de perfil adecuado para que al girar ambas a 
una misma velocidad, una en sentido contrario a la otra, se ajusten perfectamente entre sí y la 
carcasa como si fuera una bomba de engranajes. La ubicación de los ejes respecto a la carcasa 
permite que las palas incomuniquen la cámara de aspiración con la de impulsión, impulsando y 
comprimiendo el aire. 
El funcionamiento de este compresor consiste en desplazar el gas que se va a comprimir, sin que 
deba experimentar una reducción progresiva de volumen. El campo de utilización del mismo se 
limita a pequeñas tasas de compresión, por lo que no suelen usarse para presiones superiores a 2 
Kg/cm2. 
 
 
FIG. 16. Esquema de compresor rotativo tipo «Root» 
 
1.3. Compresores de tornillo (dos rotores helicoidales) 
Consta de dos rotores, uno macho y otro hembra. El rotor macho tiene cuatro lóbulos 
helicoidales espaciados por igual. El rotor hembra tiene seis estrías con la misma separación. La 
relación 4:6 es la combinación más eficaz para este tipo de compresor, con el mismo diámetro 
tanto para el rotor macho como hembra (fig. 17). 
Los rotores utilizados tienen perfiles asimétricos. Este perfil permite que el rotor hembra sea 
accionado directamente por el rotor macho, evitando la necesidad de usar engranajes de 
sincronismo. 
 
FIG. 17. Esquema de funcionamiento de compresor rotativo de tornillo 
Dado que el compresor de tornillo rotativo funciona conforme al principio de desplazamiento 
positivo, el suministro de gas es directamente proporcional a la velocidad de rotación. Es decir, a 
mayor velocidad, mayor volumen desplazado por el elemento compresor. 
 
En el caso de dos rotores con dentado helicoidal, el movimiento de rotación del gas está 
combinado con un movimiento de traslación en el sentido axial; esta traslación permite decrecer 
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de una manera continua el volumen disponible para el gas. De ello resulta que cuando el gas ha 
alcanzado el orificio de salida ha sufrido ya la reducción de volumen que corresponde al 
incremento de presión deseado. 
En el compresor de tornillos helicoidales el fluido es arrastrado radial y axialmente, es decir, en 
diagonal, consiguiendo la compresión. En el funcionamiento del compresor de tornillo aparecen 
las siguientes fases: 
- Fase de aspiración: el gas entra por la lumbrera de aspiración rellenando el hueco que dejan los 
dientes al desengranar; al seguir girando el compresor, el espacio interlobular llega a estar lleno 
en toda la longitud de los rotores. 
- Fase de transporte: en la rotación siguiente tiene lugar el engrane en la lumbrera de entrada, 
produciendo el desplazamiento axial del volumen de gases encerrados. 
- Fase de compresión: a partir de este momento los dientes del engranaje macho, al girar, se van 
introduciendo en los huecos del engranaje hembra, llenos de gas, comenzando la fase de 
compresión, es decir, la reducción de volumen de los gases. 
- Fase de impulsión: la compresión continúa hasta que el espacio interlobular se encuentra con la 
lumbrera de descarga, en cuyo momento tiene lugar la expulsión de los gases comprimidos. 
Debe observarse que durante el período de reengrane (fase de compresión y de descarga) es 
aspirada una nueva carga de gas en la parte opuesta del punto de engrane (lumbrera de 
aspiración). Con cuatro lóbulos macho se llenan y aspiran, por revolución, cuatro espacios 
interlobulares; como la entrada y descarga de varios pares de lóbulos se superponen, el resultado 
es un flujo muy suave y continúo de los gases. 
El compresor de tornillo consta de los siguientes elementos fundamentales: 
- El cárter fijo. 
- Una lumbrera de entrada o de aspiración. 
- Una lumbrera de salida o de impulsión. 
- Dos engranajes helicoidales, de perfil circular, uno macho con cuatro lóbulos y otro hembra 
con seis huecos. 
- Dos cojinetes radiales delanteros (parte de la entrada). 
- Dos cojinetesradiales traseros (parte de la salida). 
- Dos cojinetes axiales traseros (parte de la salida). 
- Un pistón equilibrador del empuje axial. 
- Cierre hermético del eje. 
 
Los primeros modelos de compresor de tornillo no utilizaban, como los actuales, la inyección de 
aceite lubricante, lo que implicaba relaciones de compresión limitada y una limitada diferencia 
de presión entre la aspiración y la impulsión. Los modelos actuales, con inyección de aceite, 
evitan los inconvenientes citados. 
Actualmente, y refiriéndonos al campo del aire comprimido, la gama de utilización de los 
compresores de tornillos es de 100 a 575 Nm3/min para presiones manométricas de 7 Kg/cm2. 
La figura 18 muestra la sección de un compresor de tornillo 
 
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FIG. 18 Esquema seccional y conjunto de compresor de tornillo. 
 
2. Compresores de Desplazamiento cinético 
2.1. Compresores centrífugos 
El compresor centrífugo consta de uno o varios rodetes (rotor), que comunican a los gases 
atrapados por su centro de una gran velocidad periférica, y de uno o varios difusores (estator) 
donde la energía de velocidad se transforma en energía de presión, por reducción de velocidad. 
En el compresor centrífugo no existen válvulas, émbolo, cilindros, segmentos, etc., ni partes de 
rozamiento; esto quiere decir que se trata de una máquina segura y con pocos desgastes. Como, 
además, son compresores que giran a elevada velocidad, son de pequeño tamaño comparados 
con otros tipos de potencias similares. 
La energía mecánica del agente motor se transforma, en el rodete impulsor, en energía de 
velocidad y después, por reducción de la velocidad, en energía de presión en el difusor que rodea 
al rodete. 
Cuando en los álabes del rodete no varía la presión se habla de compresores centrífugos de 
acción, y cuando se proyectan los álabes con un perfil adecuado y, dentro del rodete, aumenta la 
presión, se habla de compresores de reacción. 
Para alcanzar determinadas presiones es necesario utilizar un compresor centrífugo de varias 
células (compresor multicelular). En un compresor de este tipo el rodete de cada célula del 
compresor lleva los álabes normalmente curvilíneos o inclinados hacia atrás; el rodete está 
seguido por un difusor que también suele estar provisto de álabes. A la salida del difusor el 
fluido atraviesa un codo que transforma el movimiento centrífugo en movimiento centrípeto a fin 
de conducirlo a la aspiración de la célula siguiente, y en el curso de este movimiento centrípeto 
el fluido es guiado por álabes fijos en el difusor, y en modo tal que la salida de estos álabes está 
orientada de manera que no se produzcan choques a la entrada del rodete siguiente. Tanto los 
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álabes del difusor como los del canal de retorno están fijados a un diafragma; la estanqueidad 
entre este diafragma y el rotor está asegurada por medio de juntas laberínticas. Para unas 
condiciones de funcionamiento dadas, el número de células de un compresor y las dimensiones 
de éste varían con la velocidad de rotación. Si la tasa de compresión que se debe realizar es 
elevada puede ser conveniente dividir el compresor en varias partes que tenga cada una de ellas 
una velocidad de rotación apropiada; a medida que la presión aumenta, y consecuentemente el 
volumen de fluido disminuye, la velocidad de rotación puede aumentar, lo que permite disminuir 
las dimensiones del compresor. La compresión en varias etapas es de gran interés cuando se trata 
de relaciones de compresión superiores a 2 ó 3. 
Curvas características de un compresor centrífugo 
Para cada velocidad de rotación del compresor, existe una relación entre la presión de descarga P 
y el volumen o peso de gas aspirado por unidad de tiempo. La figura 19 muestra curvas de un 
compresor para diferentes velocidades de giro. 
 
FIG.19 Curvas características de un compresor centrífugo 
La intersección de la curva característica del compresor con la curva del sistema en el que trabaja 
el mismo determina su punto de funcionamiento. 
 
 
Elementos básicos de un compresor centrífugo 
Está compuesto por dos tipos de elementos: los elementos rotatorios y los estacionarios. Dentro 
de los rotatorios encontramos: 
- Eje de accionamiento 
- Rodetes, con sus correspondientes álabes 
- Pistón 
- Disco de empuje 
- Cojinetes 
- Acople del motor 
- Bomba de aceite 
 
Los elementos estacionarios son: 
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- Difusores y canales de retorno 
- Apoyos de cojinetes 
- Cierre laberínticos entre los rodetes 
- Cierre laberínticos entre los extremos del eje 
- Cierre hermético del eje 
 
En la figura 20 se puede ver la sección de un tipo de compresor centrífugo 
 
 
FIG. 20 Sección de un compresor centrífugo 
 
Compresor Axial 
Están constituidos por un elemento rotor que dispone de varias ruedas de álabes alternados con 
paletas directrices fijas solidarias a la carcasa del compresor. 
El aire en un compresor axial, fluye en la dirección del eje del compresor, a través de una serie 
de álabes móviles o álabes del rotor acoplados al eje por medio de un disco, y una serie de 
álabes fijos o álabes del estator acoplados a la carcaza del compresor y concéntricos al eje de 
rotación. Cada conjunto de álabes móviles y álabes fijos forman una etapa del compresor. 
El aire es tomado por el conjunto de álabes móviles e impulsado hacia atrás en sentido axial y 
entregado al conjunto de álabes fijos con una mayor velocidad. Los álabes fijos o álabes del 
estator actúan como difusor en cada etapa, transformando la energía cinética del aire en energía 
potencial en forma de presión y a su vez, dan al flujo el ángulo adecuado para entrar en los 
álabes móviles de la siguiente etapa. 
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Cada etapa de un compresor axial produce un pequeño incremento en la presión del aire, valores 
que rara vez superan relaciones de 1.1:1 a 1.4:1, alcanzando relaciones de totales de 15:1. Un 
mayor incremento de presión en un compresor axial se logra instalando varias etapas, hasta 20, 
presentándose una reducción en la sección transversal a medida que el aire es comprimido.Algunas de las ventajas más importantes de los compresores axiales frente a los compresores 
centrífugos: 
* Mayores relaciones de presión obtenibles mediante múltiples etapas de compresión. 
* Una menor área frontal y en consecuencia menor resistencia al avance. 
* Menores pérdidas de energía debido a que no existen cambios considerables en la dirección del 
flujo de aire. 
Desventajas más importantes frente a los compresores centrífugos 
* Difícil manufactura y altos costos de producción. 
* Peso relativamente mayor al del compresor centrífugo por la necesidad de un mayor número de 
etapas para la misma relación de presión. 
Los compresores axiales son adecuados para comprimir grandes caudales con bajas relaciones de 
compresión, presentando un buen rendimiento debido a que el flujo de gas en el interior del 
compresor es más regular. 
La figura 21 muestra la sección longitudinal de un compresor axial. 
 
 
 
FIG. 21 Sección de un compresor Axial 
 
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SISTEMA DE TUBERÍAS PARA AIRE COMPRIMIDO 
Para el transporte de aire comprimido desde el depósito (central de producción) hasta los lugares 
de utilización, se emplea una red de conducciones conocidas bajo el nombre genérico de sistema 
de tuberías. 
Se pueden considerar tres tipos de tuberías que componen el sistema: 
- tubería principal, llamada también tubería madre; 
- tuberías secundarias; 
- tuberías de servicio. 
Tubería principal 
Se denomina tubería principal, a la línea de aire que sale del depósito y conduce la totalidad del 
caudal de aire. Debe tener la mayor sección posible y prever un margen de seguridad en cuanto a 
futuras ampliaciones de fábrica, y, por consiguiente, a un aumento de la central de compresores. 
La velocidad máxima del aire recomendable en esta tubería es de 8 m/s. 
 
Tuberías secundarias 
Son las que toman el aire de la tubería principal, ramificándose por las áreas de trabajo, y de las 
cuales salen las tuberías de servicio. El caudal de aire que transportan será el correspondiente a la 
suma de los caudales parciales que de ella se deriven. También es conveniente prever alguna 
futura ampliación al calcular su diámetro. 
Para presiones entre 5 y 7 Kg/cm2, se pueden admitir velocidades entre 20 y 30 m/s, dado que la 
longitud es menor y un incremento de velocidad no implica una excesiva caída de presión. 
Tuberías de servicio 
Las tuberías de servicio, o bajantes, son las que alimentan a los equipos donde se utiliza 
específicamente el aire comprimido. Llevan los enchufes rápidos y las mangueras de aire, así 
como los grupos Filtro – regulador - engrasador. 
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D . T . 
p . L . v. β
 P
2

 
Se deben dimensionar conforme al número de salidas o tomas, procurando que no se coloquen 
más de dos o tres enchufes rápidos en cada una de ellas. No es conveniente que las tuberías de 
servicio tengan un diámetro inferior a 1/2", ya que si el aire está sucio, puede cegarlas. 
La velocidad máxima del aire es de 15 m/segundo. 
CÁLCULO DE TUBERÍAS DE AIRE COMPRIMIDO 
Cuando se transporta un fluido a través de una tubería, se produce, inevitablemente, una pérdida 
de presión que se traduce en un consumo de energía y, por lo tanto, en un aumento de los costos 
de explotación. 
La disminución de presión se produce por el rozamiento en los tubos rectos y por las resistencias 
debidas a variaciones de dirección en los conductos, así como por las resistencias individuales de 
los accesorios colocados en la instalación. 
Las tuberías para aire comprimido deben estar ampliamente dimensionadas. Desde el punto de 
vista de la explotación, no existe ningún riesgo en que una tubería quede sobredimensionada; la 
caída de presión será menor y la tubería funcionará como depósito de aire. El costo adicional 
como consecuencia de cierto aumento de la dimensión es insignificante comparado con los 
gastos que pueden originarse si la red de tuberías debe renovarse al cabo de algún tiempo por 
falta de capacidad. 
La caída de presión en un tubo recto que transporta aire comprimido se calcula por la fórmula: 
 
 [1] 
 
 
Analizando los términos de la expresión [1]: 
P: Caída de presión en la tubería. [P] = ata 
p: Presión absoluta del aire comprimido [p] = ata 
: Constante particular del gas; para el aire: [] = m/K 
K
m
 29,27 
Kg . mol .K 0,029
mol Kg.m 0,848
 
R
 
M
 
T: Temperatura absoluta del aire [T] = K (t + 273) 
 Se supone que la temperatura del aire, t, es aproximadamente igual a la temperatura ambiente 
si no se conoce este dato. 
D: Diámetro interior de la tubería [D] = mm 
L: Longitud de la tubería [L] = m 
v: velocidad del aire [v] = m/s 
 Donde: 
S
Q
 v  
Normalmente el caudal en el punto de consumo se expresa como caudal normal de aire 
(N m3/s), esto es el caudal que correspondería a una presión de 1 ata. Como el caudal (volumen / 
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S . p . 60
10 . Q
 v
4
N 
60 . Q . 1,3 G N 
tiempo) varía con la presión, es necesario corregir la velocidad de circulación en función de la 
presión que posee el aire comprimido. 
Si consideramos que a presiones bajas a moderadas el aire se comporta como un gas ideal, y 
despreciando las pequeñas variaciones de temperatura, podemos plantear: 
 
p
V . p
 V V . p V . p NNNN  
Como pN = 1 ata y Q = V/, podemos establecer la siguiente relación entre el caudal Q a la 
presión p a la que se encuentra el aire y el caudal normal: 
 
 
p
Q
 Q 
θ
V 
 . 
p
p
 
θ
V
 NNN  
 
Reemplazando en la ecuación de velocidad: 
S . p
Q
 
S
Q
 v N 
Si [QN] = Nm
3/min. y la sección de la tubería [S] = cm2, para obtener la velocidad en [v] = 
m/s, la expresión final es: 
 
 
 [2] 
 
 
: Índice de resistencia, variable con el flujo másico