TemarioTemario

Tema 1. Introducción

Tema 2. Diseño de cañerías

Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles

Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles

Tema 5. Medidores (presión y caudal)

Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles

Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles

Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.

FD_2017 1

Impulsores de fluidos compresibles

20172017

IIQ IIQ –– Fac. de IngenierFac. de Ingenier ííaa Curso: Fluidodinámica 20172

TemarioTemario

Tema 1. Introducción

Tema 2. Diseño de cañerías

Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles

Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles

Tema 5. Medidores (presión y caudal)

Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles

Tema 7. Impulsores para fluidos …

Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.

3

TemarioTemario

Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles

Ó Máquinas que imprimen presión a fluidos compresibles

4

IntroducciIntroduccióónn

� Repaso unidades de presión

� Bibliografía

� Tipos de compresores(principio)

� Tipos de compresores(presión/carga que imparten)

� Repaso de termodinámica

5

Unidades de Presión derivadas de sistemas de unidades

• Sistema internacional

– Pascal (Pa) . Presión ejercida por 1 N en 1 m2

Unidades derivadas del Pa:

hPa= 102 Pa

kPa= 103 Pa

bar = 105 Pa

mbar = 102 Pa = hPa

• Sistema ingenieril inglés

– Pound-force per square inch (Psi) . Presión ejercida por

1 libra-fuerza en 1 in2 (¨libras¨) (lbf/in2)

• Sistema técnico gravitatorio

- Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado. (kgf/cm2) (¨kilos¨)6

• Atmósfera (atm)

Presión que ejerce la atmósfera terrestre a nivel del mar. Se

define como la P de columna de Hg de 760 mm a 0°C,

bajo la aceleración de la gravedad normal (9,80665 m/s2)

• Milímetro de mercurio (mmHg, Torr)

1 atm = 760 mm de Hg = 760 torr

• Metro de columna de agua (m.c.a.)

Presión ejercida por una columna de agua pura de 1 metro

Unidades de Presión experimentales

7

Conversiones

8

- jefe, cuánto el ponemos?

- 35 por favor.

……………………35 qué?

9

Cual es correcta?

• V : 10 KPa > 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a.

• A : 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a > 10 KPa

• R : 20 psi > 10 KPa > 5 Bar > 10 m.c.a

10

Bibliografía

• Máquinas para fluidos I. Compresores. Oficina de Publicaciones del CEI

http://www.fing.edu.uy/imfia/cursos/maq_flu_1/teorico/8-Compresores.2010.pdf

• Ingeniería Química, Tomo 1, Coulson y Richardson,1979. Ed. Reverté, España, 1979.

• Perry, Manual del Ingeniero Químico, SextaEdición, Vol I. Perry, Green, Maloney, C. Mc Graw-Hill, Inc., U.S.A. 1993.

11

Impulsores

Dinámicos Desplazamiento positivo

Volumétricos: Se imprime

directamente energía de presión.

El desplazamiento positivo

consiste en la carga de fluido a

baja presión en una cámara que

luego lo descarga a una mayor

presión.

El impulsor imprime energía cinética

que luego se transforma en energía

de presión

12

Impulsores

Dinámicos Desplazamiento Positivo

Flujo radial

Flujo axial

Reciprocantes Rotatorios

13

Impulsores

Dinámicos

Flujo radial

14

Soplador

Impulsores

Dinámicos

Flujo axial

15

Impulsores

Desplazamiento positivo

Rotatorios

16

Paletas deslizantes

Roots

De tornillo

Impulsores

Desplazamiento positivo

Reciprocantes

17

Compresores

∆P AltaSopladores

∆P Media <10psi

Ventiladores∆P Baja < 0.5psi

Centrífugos X X XFlujo axial X X XRotatorios X XReciprocantes X

18

19

20

Nº Tipo1 Soplador centrífugo

2 Reciprocante doble etapa

3 Rotatorio de tornillo

Servicio Caudal requerido(m3/s) Presión de descarga (atm man)

I 2 2

II 0,5 15

III 50 0,5

El mejor tipo de impulsor para cada servicio?

Servicio V A R

I 1 3 2

II 2 2 1

III 3 1 3

¿Cuál es la respuesta

correcta: A, B o C ?

3

2

121

Nº Tipo3 Rotatorio de tornillo

2 Reciprocante doble etapa

1 Soplador centrífugo

Caudal requerido (m3/s)

Caudal Miles ft3/min

Presión de descarga (atm man)

Presión de descarga

(psig)I 2 4.2 2 30

II 0,5 1 15 221

III 50 105 0,5 7

El mejor tipo de compresor para el servicio requerido?

2,0 atm

man

2.0 m3/s

P2

P1,V1

V.- PV = cte

A.- PVγ = cte

R.- PVk = cte

M.- no se sabe

V.- PV = cte

A.- PVγ = cte

R.- PVk = cte

M.- no se sabe

P1�

�P2

V1

?

• Al comprimir un gas ideal en el cilindro, la expresión que vincula la P con el V del sistema es….

23

ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN

Isotérmico PV = cte

Adiabático PVγ = cte

Politrópico PVk = cte

Isotérmico PV = cte

Adiabático PVγ = cte

Politrópico PVk = cte

• La expresión que describe la relación P y V depende del intercambio de calor entre el gas y los alrededores.

P2

P1,V1 Q

24

ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN

• En un proceso de compresión adiabática de

una masa dada de gas ideal…

if TT0dT 0dv

Pdv-0dT

du

>⇒>⇒<=

∂−∂=

vc

wq

Adiabático PVγ = cteAdiabático PVγ = cte

V.- el gas se enfría

A.- el gas se calienta

R.- T se mantiene constante

FD_2017 25

γ= CP/CV

P2

P1,V1

Isotérmico PV = cteIsotérmico PV = cte

Si se intercambia suficiente calor

con el medio podría….

FD_2017 26

P2

P1,V1

Si el intercambio de calor no es

suficiente para T cte, modelamos….

Politrópico PVk = ctePolitrópico PVk = cte

FD_2017 27

1<k<γ

P2

P1,V1

P2

P1,V1

P1

P2

V1

…una misma cantidad de gas a menor

temperatura ocupa menor volumen

adiabático

isotérmico politrópico

FD_2017 28

VaVi <