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Google+  Twitter  Linkedin    Domingo, 23 de julio de 2017
Actualidad

Historia del compresor. Del fuelle a la levitación.

Los orígenes del compresor y su evolución hasta llegar a los equipos y usos actuales.
Historia del compresor - mundocompresor.com

 

Habitualmente, en mundocompresor.com desarrollamos artículos técnicos tratando de ayudar en el conocimiento del mundo de la compresión de gases. En esta ocasión hemos considerado que sería interesante conocer algunas curiosidades sobre el origen de este curioso aparato, que se ha convertido en imprescindible para multitud de aplicaciones en diversos sectores de la economía.


La fecha del origen del compresor o de cuándo fue construida la primera máquina que pudiera ser considerada un compresor, no se conoce. Posiblemente, junto al fuego o la rueda, fue uno de los primeros inventos del ser humano.


Comenzaremos este artículo con un poco de imaginación. Si algo caracteriza a los seres humanos es la capacidad de desarrollar ideas y conceptos basándose en la observación curiosa de los acontecimientos que les rodean. Imaginemos a nuestros antepasados viviendo en un ambiente hostil, con pocas posibilidades de sobrevivir pero con una curiosidad extraordinaria.


No seremos nosotros los que aportemos información de primera mano de cómo fue descubierto el fuego o la rueda, pero seguramente esa curiosidad llevó a nuestros antepasados a desarrollar ideas con las que poco a poco fue evolucionando la idea principal: "cómo crear ese fuego que quema zarzas y árboles, cómo usarlo y cómo dominarlo". Seguro que no fue fácil y que tardó siglos en conseguirse, pero el hecho es que se logró.


Tras cientos de años de una evolución continua, en que nuestros antepasados siguieron curioseando y buscando soluciones a sus problemas diarios, llegó la era del metal y con ella, las pequeñas fundiciones con las que fabricar armas, utensilios y joyas.

 

origen del compresor. Aire comprimidoSe cuenta que estos antiguos herreros, cuando fundían el metal, gritaban al fuego para avivarlo. Evidentemente, al gritar soplaban sobre el fuego avivando la llama. Es de suponer que fundir una espada o una vasija a gritos sería una labor bastante pesada. Lo cierto es que fue en este tipo de trabajos donde se desarrolló la primera máquina que producía aire para avivar el fuego: el fuelle.

 

Aproximadamente 4.000 años a.C. en el antiguo Egipto y Sumeria, aparecieron los primeros vestigios de la utilización del fuelle en el proceso de fundición del hierro para la fabricación de puntas de lanzas y ornamentos. Quién sabe si se podría considerar este primitivo fuelle el precursor del compresor.


Ahora daremos un salto de gigante hasta el año 285 a.C. En esta fecha nació Ctesibio (285 - 222 a.C.), inventor y matemático griego considerado el padre de la neumática debido a que escribió el primer tratado científico sobre el aire comprimido. Aunque se conoce muy poco de su vida, se cree que probablemente fue el primer director del Museo de Alejandría. Desafortunadamente no se conservan sus escritos, pero sí aparecen referencias de sus trabajos en los de otros autores coetáneos. En ellos se explica el desarrollo de una bomba neumática e incluso de una catapulta neumática.


origen de los compresores. Aire comprimidoEste matemático e inventor vivió en Alejandría y era hijo de un barbero, por lo que comenzó su vida como peluquero. Su primer invento fue un espejo que tenía un sistema de regulación a base de unos contrapesos que estaban instalados en su extremo y circulaban por el interior de unos tubos. Al ser activados permitían ajustar el espejo a la altura de los diferentes clientes.

 

Ctesibio observó que cuando el contrapeso se movía por el tubo se producía un silbido, al ser desplazado el aire de su interior. Se dio cuenta así de que el aire también era una sustancia, por lo que basó sus inventos en este hecho.


Ctesibio realizó otro invento muy curioso basado en la neumática: un órgano de agua. Utilizó el efecto hidráulico de un tanque de agua para crear un circuito neumático con sus válvulas de aspiración y descarga. Con el aire que circulaba por su interior conseguía accionar un órgano y producir música. También se le atribuyen otros inventos relacionados con la hidráulica y la neumática.

 

Como curiosidad, decir que fue Ctesibio el inventor de la válvula de regulación de nivel accionada por un corcho que flota sobre la superficie del líquido. Efectivamente, la famosa válvula de corte de agua de las cisternas de los WC de nuestra casa. Aunque su desarrollo lo realizó para otro propósito un poco más digno; se trataba de regular el llenado del depósito de agua que accionaba un reloj hidráulico. Con esta válvula de flotador consiguió controlar el nivel máximo y mínimo del depósito y medir con bastante precisión las horas, los días y los años. Lástima que no se conserve ninguno de sus escritos.


Algunos siglos después, Herón de Alejandría (20 - 62 d.C.), ingeniero y matemático, también estudió el aire en su tratado "La Neumática". A pesar de ello, es más conocido por ser el precursor de la máquina de vapor conocida como "Eolípila y la Fuente de Herón", cuya aplicación práctica en los templos le granjeó el pseudónimo de El Mago.


Herón desarrolló a lo largo de su vida unos 80 aparatos mecánicos que funcionaban con aire comprimido, vapor o presión hidráulica.


Herón desarrolló un sistema neumático e hidráulico para abrir las puertas del templo. El proceso era simple: el sacerdote encendía un pebetero que se encontraba en el exterior del templo, junto a la entrada; una vez encendido, el fuego calentaba el aire que se encontraba en un tubo de metal bajo el pebetero; la fuerza del aire caliente empujaba un chorro de agua que iba a parar a una enorme cuba que se encontraba bajo el templo, suspendida en el aire con un sistema de poleas. Conforme se llenaba la cuba de agua por el empuje del aire caliente, iba aumentando de peso; el peso empujaba hacia abajo el gran cubo de agua que ponía en funcionamiento el sistema de poleas cuyos pernos giraban los ejes de las puertas, haciendo que se abrieran. Simple, pero en aquella época resultaba mágico.

 

origen de los compresores. Aire comprimido

Como curiosidad, comentar que Herón diseñó la primera máquina expendedora del mundo. Este curioso dispositivo fue pensado para dispensar agua bendita a los devotos; se ponía en funcionamiento cuando el devoto introducía una moneda por una ranura; en el interior, la moneda caía sobre una bandeja que accionaba una palanca acoplada a una válvula y la abría, dejando correr el agua. Como la bandeja seguía inclinándose por el efecto del peso de la moneda, llegaba un momento en que caía al interior de una caja y la bandeja recuperaba su posición inicial, cerrando la válvula y el paso del agua. Así, la máquina dispensadora quedaba lista para el siguiente devoto.


A partir del siglo XVII aparecieron una serie de científicos que comenzaron con el estudio sistemático de los gases y su capacidad de uso como fuente de energía.

 

 

origen de los compresores. Aire comprimido

En 1650, Otto von Guericke (1602 - 1686), físico e ingeniero alemán, inventó la bomba aspirante. Curioso contrasentido porque el compresor nació como una máquina de vacío.

 

Este científico estudió sobre el vacío y llegó a descubrimientos de gran importancia para la época, como que bajo vacío sí se propaga la luz, pero no el sonido; o los análisis de cómo afectaba el vacío a los procesos de combustión y a la respiración animal. Además de estos estudios, incluidos en su obra "Experimentos nuevos o de Magdeburgo sobre el espacio vacío", Otto von Guericke es conocido por el famoso experimento de los hemisferios de Magdeburgo que realizó en 1654.


El experimento consistía en la colocación de dos semiesferas juntas y unidas solamente por el efecto del vacío parcial creado en su interior. Una vez realizado dicho vacío en las esferas, quedaron unidas con tal fuerza, que ni dieciséis caballos tirando de sus extremos pudieron separarlas. Con este experimento demostró la inmensa presión que la atmósfera puede ejercer sobre una superficie; y con ello pudo explicar el concepto de presión atmosférica.


El desarrollo de los primeros compresores como máquinas se fue fraguando posiblemente con el concepto del aire como energía. Para ello fue necesario el desarrollo de conceptos y principios fundamentales sobre los gases, que realizaron científicos coetáneos de Otto vonGuericke. Nos referimos a Robert Boyle (1627 - 1691), filósofo, físico, químico e inventor de origen irlandés; y a Edme Mariotte (1620 - 1684), abad y físico francés.


origen del compresor. Aire comprimidoAmbos desarrollaron las primeras teorías sobre los gases, siendo de vital importancia el desarrollo de la ley que relaciona la presión con el volumen y a cuya conclusión llegaron ambos:


"La presión ejercida sobre una masa gaseosa es inversamente proporcional a su volumen, siempre que la temperatura sea constante P1 V1 = P2 V2".


Algo más tarde, el científico, matemático e inventor francés Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 - 1823) estableció la relación entre el volumen de un gas con su temperatura.


"El incremento o disminución del volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura V1/T1 = V2/T2".

 

Más o menos por la misma época, Josep-Louis Gay-Lussac (1778 - 1850), científico y matemático francés, desarrolló a partir de los estudios de su colega Charles otro de los principios fundamentales de los gases.


"Considerando el volumen de un gas a presión constante, el cociente entre la presión y la temperatura permanece constante P1/T1 = P2/T2".


La revolución industrial, cuyo comienzo se establece a mediados del siglo XVIII, generó necesidades técnicas para poner en marcha procesos productivos y la maquinaria o herramienta que éstos requerían. Así y con el conocimiento existente sobre el aire comprimido como fuente de energía, comenzó la fabricación de los primeros compresores. Sería con el desarrollo de la tecnología del pistón cuando comenzase su fabricación a nivel industrial.


Ya en el siglo XIX (1829) apareció la primera patente sobre un compresor atmosférico, lo que marcó el inicio de los procesos productivos e industrializados de los compresores.


A partir de esa fecha y durante todo el siglo XX, el desarrollo de la tecnología de los compresores se especializa y tecnifica al máximo. Se mejoran los compresores de pistón con desarrollos de equipos de baja, media y alta presión; y se diseñan equipos para su uso con diferentes tipos de gases.

 

origen de los compresores. Aire comprimidoAparecen los equipos rotativos de paletas y tornillo. Se diseñan compresores centrífugos de gran tamaño para aplicaciones donde son requeridos grandes consumos de aire. Aparece el concepto "exento de aceite", que incluye los compresores cuya tecnología permite usar un aire comprimido limpio de lubricantes. Durante este siglo el compresor se transforma en un equipo imprescindible en cualquier proceso industrial, de respiración humana o equipamiento biológico.

 


Alrededor de los compresores nace una industria paralela muy importante con equipos para el tratamiento del aire comprimido, como secadores, filtros, separadores, sistemas de purga, recipientes, instrumentación, etc.


Se crean las primeras normas internacionales que regulan la fabricación y procedimiento de pruebas de los compresores y su equipamiento adicional.


El comienzo del siglo XXI se caracteriza por la búsqueda de equipos con el menor impacto ambiental posible y por el gran desarrollo de la tecnología de la comunicación. Se comienzan a diseñar compresores de aire con sistemas de control y comunicación avanzados, empleando las últimas tecnologías, como la comunicación ModBus o ProfiBus, el control y comunicación de los equipos vía Internet o telefónica, etc.

 

También en este siglo se intensifica la búsqueda de soluciones técnicas para la producción de aire comprimido exento de aceite. Aparecen nuevos compresores que no requieren de sistemas de lubricación, con la aplicación de rodamientos magnéticos o de lámina de aire con los que se consigue que los rotores leviten en su interior sin la necesidad de uso de lubricantes.

 

origen del compresor. Aire comprimido


Las industrias buscan soluciones más eficientes que reduzcan la huella de CO2 en la atmósfera y el consumo energético, por lo que no son solo los compresores el objeto de análisis en una instalación de aire o gases; otros elementos que también forman parte de la producción de aire comprimido son analizados en detalle. Los usuarios se preocupan del tipo de secador que se instala o de cuál es la pérdida de carga de un filtro saturado.


Esto provoca que los fabricantes traten de estandarizar al máximo todos los avances relacionados con la reducción del impacto ambiental, usando sistemas de regulación de velocidad variable, motores IE3, desarrollo de tornillos y rotores más eficientes, etc.


Otro aspecto que adquiere gran relevancia es el análisis más detallado de la planta de aire comprimido. Para producir aire de gran calidad con el menor consumo no solo es necesario adquirir equipos eficientes, sino disponer de una instalación que también sea eficiente. Para ello, cada vez son más las industrias que se preocupan por la detección de fugas, diseñar los trazados de tubería con criterios de máxima eficiencia, reducir los circuitos, curvas y accesorios inútiles, etc. Se busca que la pérdida de carga sea mínima y poder trabajar con niveles de presión inferiores.


El desarrollo futuro de cualquier planta de aire o gases requerirá de un análisis más detallado y completo de todos los elementos que la forman. Desde el grito al fuego, pasando por el fuelle, hasta llegar a la actualidad, la evolución del compresor ha llegado a un punto en el que no se puede considerar el compresor como una máquina independiente, sino como parte de un conjunto de equipos y sistemas necesarios para conseguir el nivel de exigencia requerido en la producción de aire o gases comprimidos.

 

 


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