134541841 Tecsup Equipos de Transporte de Fluidos

8/11/2019 134541841 Tecsup Equipos de Transporte de Fluidos

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Copyright 2007 por TECSUP


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Tecsup Equipos de Transporte de FluidosAgosto 2007

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2.7.3. Accionamiento directo vs. accionamientopor faja...................................................................46

2.7.4. Hlice vs. rueda centrfuga ................................472.7.5. Localizacin del ventilador................................47

2.7.6. Determinacin de las CFM ................................482.7.7. Determinacin de la presinesttica Ps..........................................................50

2.7.8. Selecciones preliminares ....................................532.7.9. Consideraciones de estabilidad.........................542.7.10. Niveles de sonido................................................552.7.11. Potencia del motor ..............................................57

2.8. Rendimiento del ventilador .............................................. 572.8.1. Dinmica del ventilador.....................................572.8.2. Sistema dinmico ................................................592.8.3. Combinando el ventilador con la

dinmica del sistema...........................................602.8.4. Ajuste de la performance del

ventilador..............................................................612.8.5. Mantenimiento ....................................................62

3. Compresores .................................................................................... 643.1. Objetivo................................................................................ 643.2. Principio de funcionamiento............................................. 64

3.2.1. Principio de desplazamiento .............................643.2.2. El principio de circulacin .................................67

3.3. Tipos de compresores ........................................................ 693.4. Seleccin de un compresor................................................ 83

3.4.1. Volumen normal de aire ....................................843.4.2. Valoracin del consumo de aire........................843.4.3. Determinacin del caudal necesario

en una instalacin de aire comprimido............863.5. Pautas de mantenimiento.................................................. 94

3.5.1. Programa de mantenimiento preventivo.........943.5.2. Especificaciones del aceite .................................953.5.3. Almacenamiento .................................................953.5.4. Ajustes y procedimientos de servicio...............953.5.5. Precauciones de seguridad en el

mantenimiento .....................................................95


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Equipos de Transporte de Fluidos TecsupAgosto 2007

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1. Bombas

1.1. Objetivos

El presente tema tiene como objetivos:

Desarrollar el tema de bombas en forma objetiva ysimplificada para tener una idea de la funcin y de lasaplicaciones que cumplen estas mquinas en laindustria.

Presentar ejemplos sencillos de seleccin y demantenimiento de bombas.

1.2. Definicin

Una bomba es una mquina que transforma energamecnica en energa hidrulica.

BOMBA

p, Qn, T

ENERGIAMECANICA

ENERGIAHIDRAULICA

Figura 1.1

Donde:

n = Velocidad rotacional (RPM)T = Torquep = PresinQ = Caudal

Veamos algunos ejemplos de bombas:

Bombas para manejo de diferentes sustancias qumicas:agua, aceites, combustibles, cidos, barnices, melazas,cementos resinas, productos alimenticios, asfaltos, etc.Bombas para manejo de lquidos espesos con slidos ensuspensin como pastas de papel, melazas, fangos,desperdicios, etc.Bombas para el transporte de productos y lquidosalimenticios.

Ejemplos:

Bombas para manejos de mieles, fibras, etc.

Bombas elevadoras de aguas subterrneas.


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Bombas de profundidad (1 500 m debajo del nivel delsuelo).

Bombas para plantas de tratamiento de agua (gran

capacidad). Bombas para centrales de refrigeracin. Bombas para la industria petrolera y oleoductos. Bombas para sistemas hidrulicos. Bombas para manejo de lodos. Bombas para plantas cerveceras. Bombas para incendios. Bombas para barcos, aviones. Bombas para el transporte de pescado. Bombas para sistemas de alimentacin de

combustibles en los vehculos.

1.3. Clasificacin de las bombas

Existe una gran diversidad de bombas y sus clasificacionesmuy variadas, las que pueden tomar en cuenta entre otros:tipos de flujo, geometra de succin, tamaos,aplicaciones, materiales de construccin, caudales,presiones, etc.

La clasificacin ms comn es la que toma en cuenta elprincipio de funcionamiento:

BOMBAS

BOMBAS

DINAMICAS

PERIFERICASCENTRIFUGAS ROTATORIAS RECIPROCANTES

BOMBAS

DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

ESPECIALES

Figura 1.2

1.3.1.

Bombas dinmicas

Se denominan bombas dinmicas porque sumovimiento es rotativo y el rodete comunicaenerga al fluido en forma de energa cintica.

Las bombas dinmicas se clasifican en:


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Figura 1.3

Las bombas centrifugas se utilizangenricamente para altos caudales, bajaspresiones y lquidos de todo tipo.

1.4.2. Clasificacin de las bombas centrfugas

SEGN LADIRECCIN DE

FLUJO:

SEGN LAPOSICIN DEL

EJE:

SEGN LA

PRESIN:

SEGN LAENTRADA

DEL FLUJO ALA BOMBA:

SEGN ELNMERO DE

RODETES:

De flujo radial De eje horizontalDe bajapresin

De simpleaspiracin

De unescalonamiento

De flujo axial De eje verticalDe mediapresin

De dobleaspiracin

De variosescalonamientos

De flujo mixto De eje inclinadoDe altapresin ------- -------

Tabla 1.1

1.4.3.

Bombas de desplazamiento positivo

Se basan en el principio deDESPLAZAMIENTO POSITIVO.

El elemento intercambiador de energa puedetener movimiento alternativo o rotativo,donde siempre hay una cmara que aumentade volumen (succin de la bomba) y hay otracmara que disminuye el volumen (descargade la bomba).

H

Q

H

Q

HALTO

QBAJO QALTO

HBAJO

EL CAUDAL QUEENTREGA LA

BOMBA ESTA ENFUNCION DE LA

ALTURA (PRESION)


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DISMINUCIN DEVOLUMEN

AUMENTO DEVOLUMEN

SUCCIN

DESCARGA

Figura 1.4

Bomba de desplazamiento positivoBomba de paletas

En el intercambio de energa predomina lapresin. Es importante anotar que la bomba dedesplazamiento positivo entrega un caudalconstante y la presin se formar comoresistencia al desplazamiento del fluido.

La curva caracterstica H Q ser una paralelaal eje H.

Son mquinas reversibles, esto significa que

pueden trabajar como bombas o comomotores.

Q

p

Q

p

QCTE

EL CAUDAL QUEENTREGA LA BOMBA

ES CONSTANTE

PmaxP

Figura 1.5

Son adecuadas para grandes presiones y bajoscaudales y lquidos limpios.


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1.5. Factores para la seleccin del tipo de bomba

Los tres factores principales para determinar el tipo de

bomba a usar son:

Caudal Presin Caracterstica del lquido:

Viscosidad Indice de acidez alcalinidad Temperatura Densidad Presin de vapor del lquido Materiales en suspensin, tamao, naturaleza, etc. Condiciones de abrasin. Contenido de impurezas. Etc.

Los 2/3 de las bombas usadas actualmente soncentrfugas, por ello se estudiarn estas bombas, dejandoel desarrollo de las bombas de desplazamiento positivopara temas especficos como la hidrulica donde tienensus grandes aplicaciones.

1.6.

Bombas centrfugas

1.6.1.

Partes

Las dos partes esenciales de la bomba centrfugason:

El rotor o impulsor provisto de labes. La caja o carcasa el cual en el que esta el cono

difusor o voluta.


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CARCASA

ROTOR OIMPULSOR

CONO

DIFUSOR

SALIDA DEL

FLUJO

ENTRADA

DEL FLUJO

ALABES

Figura 1.6

1.6.2. Funcionamiento

SUCCIN

DESCARGA

Figura 1.7

En una bomba centrfuga el fluido ingresa a lacarcasa por el centro del impulsor. El fluido esdesplazado del centro hacia fuera en direccinradial y sale por la periferia del impulsor.


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La energa de velocidad impartida al fluido por elimpulsor es transformada en energa de presinpor la carcasa, esto se logra por el incremento

gradual del rea de la carcasa. Al minimizar lavelocidad se logra disminuir las prdidas deenerga a lo largo del sistema de tuberas en lazona de descarga.

CURVA H Q:

Es importante analizar la CURVA REAL de unabomba. Esta curva la da el fabricante de la bombao es obtenida por experimentacin.

H (m)

Q (l/min)

50

40 150

20

180

52

Figura 1.8

Esta curva nos muestra la energa expresada enmetros de columna lquida H que la bomba escapaz de impulsar un flujo Q.

La altura de columna lquida estar expresada portanto en (m), mientras que el caudal puede estarexpresado en l/min, GPM, m3/s.

En la figura mostrada, asumiendo que el fluidoimpulsado es agua, podemos concluir:

Que la bomba entrega 40 l/min de agua a unaaltura de 50 m.

En cambio entrega 150 (l/min) de agua a unaaltura de 20 m.

Si se colocase una tubera vertical la bombasostendra una columna lquida de 52 m.


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Esto quiere decir que la bomba seguira girando,pero ya no impulsa agua, solo sostiene a lacolumna lquida.

Expresado de otra manera: si se cerrase la tuberade salida de bomba, esta seguira funcionando,pero la presin en su lnea de presin ser deaprox. 5 bar (equivalentes aproximadamente a 50m de agua) pero su caudal es cero.

Figura 1.9

Si la bomba descargase el fluido libremente a laatmsfera y no lo elevase ninguna altura (esto esdesplazase solamente el fluido a su mismo nivelen el recipiente, luego H = 0), entonces el mximocaudal que podra enviar la bomba es 180 l/min.

Q = 0

NIVELALCANZADO

POR EL AGUA

Q = 0

HMAX

= 52 m

LA BOMBA IMPULSA EL FLUIDO UNA ALTURAMXIMA, POR LO TANTO PARA ALTURASMAYORES EL CAUDAL ES CERO

Q = 0

5 bar

VALVULACERRADA

PRESIONMAXIMA

LA BOMBA CENTRFUGA PUEDETRABAJAR AUNQUE EL SISTEMAESTE TOTALMENTE BLOQUEADO

Q = 180 l/minQ = Q

MAX

H = 0 m

LA BOMBA SOLO DESPLAZAEL AGUA

MXIMO CAUDAL QUE ENVA LA BOMBA


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Las bombas pueden mantener su carcasa ycambiar el dimetro de los rodetes o impulsoresdentro de mrgenes razonables. Esto dar origen a

las siguientes curvas que representan lasposibilidades de trabajo con diferentes rodetes.

H (m)

Q (l/min)

10 " Dimetro de Rodete



50

40

45

100 200 300

Figura 1.10

Eficiencia de una bomba centrfuga

La bomba puede trabajar en cualquiera de lospuntos dentro de la curva, pero hay zonas dondela bomba trabajar con mayor eficiencia. Estaszonas de mayor eficiencia se suelen mostrar en losdiagramas H Q de una bomba y son curvas encuyo centro se encuentran las mayores eficienciasy en la periferia las menores eficiencias.

H (m)

Q (l/min)

10 " D50

40

45

100 200 300

9 " D

8 " D

80 %

75 %

70 %

65 %

CURVAS DE EFICIENCIA

Figura 1.11


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NPSH de una bomba

Carga neta positiva de succin disponible(NPSHD)

Es la energa disponible por encima de la presinde vapor que se tiene para lograr que el fluido seallevado desde el espejo del tanque de succinhasta el ojo del impulsor de la bomba. Se calculabasndose en los datos de la instalacin.

El NPSH disponible depende de las caractersticasdel sistema en el cual opera la bomba, el caudal y

de las condiciones del lquido que se bombea,tales como: tipo de lquido, temperatura,gravedad especfica, etc.

Carga neta positiva de succin requerida(NPSHR)

Es el valor mnimo de la energa disponible sobrela presin de vapor del liquido, requerido en labrida de succin para permitir que la bomba nocavite.

El NPSH requerido es un valor propio de cadabomba, por lo tanto el fabricante nos dar la curvadel NPSH requerido en el diagrama H Q de labomba.

Para que no cavite una bomba centrfuga el NPSHdisponible debe superar al NPSH requerido.


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RNSPH

DNSPH >

H (m)

Q (l/min)

10 " D50

40

45

100 200 300

9 " D

8 " D

80 %

75 %

70 %

65 %

CURVAS DE EFICIENCIA

400

H (m)

1

2

3

4

NPSH RPOR LA BOMBA

PARA QUE NO CAVITE:NPSHD> NPSHR

Figura 1.12

Cavitacin

Este fenmeno se origina cuando en la zona desuccin de una bomba desciende la presin de talmanera que el fluido puede pasar de su faselquida a su fase de vapor. Cuando el fluido sevaporiza se forman burbujas que al llegar a lazona de alta presin implosionan, provocandoerosin, desprendimiento metlico, vibracin yruido.

Recomendaciones para evitar la cavitacin:

a) Conocer las condiciones de succin en elsistema. Los problemas de cavitacin seoriginan generalmente en la zona de succinde la bomba.

b) Conocer completamente las condiciones defunciona-miento de la bomba. Por ejemplo: esposible que una bomba que trabajacorrectamente a nivel del mar presenteproblemas de cavitacin cuando trabaja a unaaltura sobre el nivel del mar, esto debido a la

disminucin de la presin atmosfrica que es


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la que presiona al fluido para ingresar a lazona de succin. La temperatura del fluidotambin es undamental ya que de estatemperatura depende que el fluido pase a la

fase de vapor.

c) Las condiciones en la succin se puedenmejorar, aumentando el dimetro de la tuberade succin, reduciendo la longitud en lasuccin, eliminando codos, etc.

La cavitacin disminuye el rendimientohidrulico, pero el efecto ms grave es la erosinde los labes, obligando a revisiones peridicas dela maquina y a la reparacin de la parte afectada.

El resane de los labes suele hacerse sonsoldadura, siendo esta operacin muy delicada,pues se han de evitar en lo posible tensionesinternas en el material que den lugar aconcentracin de esfuerzos nocivos, as comodesequilibrios mecnicos por desajuste de masasque generen vibraciones.

Curva de una bomba real

Se muestra la curva caracterstica de una bombacentrfuga de agua GUSHER PUMP INC.

Modelo 5 x 6 10 E, Impulsor modelo25023.

Esta bomba presenta la posibilidad detrabajar con 4 diferentes dimetros deimpulsores: 7, 8, 9, 10 de dimetro.

Su mxima eficiencia esta comprendidaentre 75 a 80%.

Opera con alturas hasta de 100 pies. Impulsa caudales de 1000 hasta a 2000

GPM dependiendo del dimetro de losimpulsores.

El NPSH requerido es de 0 a 30 pies. Opera a 1750 RPM. Tiene un dimetro en la succin de 6. Tiene un dimetro en la descarga de 5. De acuerdo a los requerimientos de H y Q

la potencia que entrega la bomba va de 15a 40 HP.


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Curva del sistema

Sistema

Un sistema es el conjunto de tuberas y accesoriostales como codos, vlvulas, uniones, etc., queforman parte de la instalacin de una bombacentrfuga.

Curvadelsistema

La curva del sistema es una representacin grficade la energa que se necesita proporcionar alfluido para que pueda circular a travs de ella

diferentes caudales.

Si analizamos una instalacin, para que sedesplace un fluido tendramos que:

La instalacin como tal presenta unaresistencia a un determinado flujo ocaudal.

Si circula mayor caudal a travs del sistemaentonces se necesitar mayor energa.

Si circula menor caudal a travs del sistema

entonces se necesitar menor energa.

Por lo tanto: La curva de un sistema (como el quese muestra) es la suma de la energa necesariapara elevar el fluido y la energa necesaria paravencer las prdidas.

As:

PerdidasHH osistema +=

H sistema= Energa para elevar el fluido + Energa paraVencer lasprdidas.


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H (m)

0

H0

CURVA DELSISTEMA

Q (m3/s)

PERDIDAS

Figura 1.14

Lo que significa es que el sistema en s, presentadiversas resistencias ante diferentes caudales.

Si queremos evaluar cul es la energa totalnecesaria para poder impulsar a travs de ella un

caudal Q tenemos que sumar la altura a impulsarel fluido y agregarle las prdidas.

H0

Q

PARA CADA VALOR DE Q EL

SISTEMA PRESENTARA UNA

RESISTENCIA DIFERENTE

PARA Q = O

H = H0

PARA Q

H = H0 + PERDIDAS.

Figura 1.15


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Prdidas

Las prdidas en un sistema estn referidas a la

energa prdida (generalmente en forma de calor)al circular un determinado caudal a travs de uncomponente. Si no hay flujo no hay prdidas.

Q Q

COMPONENTE

PERDIDASDEPENDEN DE:

CAUDAL

LONGITUDVISCOSIDADRUGOSIDAD

FORMA DE FLUIRFORMA DE LOSCOMPONENTESCOMPONENTES

SECUNDARIOS, ETC

Figura 1.16

Las prdidas energticas son funcin de:

El caudal Q. El caudal dentro de una tuberadefine una velocidad, por lo tanto la velocidaddel flujo en una tubera es el principal factorde influencia de las prdidas.

La longitud de las tuberas L. Cada metro detubera ocasiona prdidas en el flujo.

La Viscosidad del fluido. La viscosidad es lapropiedad referida a la dificultad de fluir deun fluido. A mayor viscosidad mayorprdidas. La referencia de viscosidad es elagua la que tiene una viscosidad de 1 mm2/s,

mientras que un aceite puede llegar a tenerdesde 15 a 100 mm2/s.

La rugosidad de las tuberas. La forma de fluir del fluido. Esta puede ser

laminar o turbulento. Si es turbulentooriginar mayores prdidas.

La forma de los componentes como lageometra en la toma del fluido, la formas delas descargas, etc.

Componentes Secundarios como: vlvulas,codos, uniones, divisiones, canastillas, etc.


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Para poder evaluar las prdidas totales se debensumar las prdidas ocasionadas por cada uno deestos componentes.

Existen relaciones matemticas que evalan estosvalores con precisin.

En general todas las prdidas son del tipocuadrticas; es decir:

Los valores de las prdidas dependen del valordel caudal elevado al cuadrado

Ejemplo:

Si por un componente circula un caudal de 2l/min, se origina una prdida de 2 m entonces:

Cuando el caudal aumenta a 3 l/min lasprdidas aumentarn a 4m.

Si el caudal aumenta a 4 l/min las prdidasaumentarn a 16 m.

Si no hay flujo (caudal cero) entonces lasprdidas sern cero.

Q = 2 l/min

COMPONENTE

PERDIDAS = 2 mQ = 2 l/min

Q = 3 l/min

COMPONENTE


Q = 4 l/min

COMPONENTE


Figura 1.17


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1.7. Seleccin de una bomba

Adems de los factores para la seleccin del tipo de bomba

a usar debe de tomarse en cuenta la curva de lainstalacin, Esto es: la resistencia (energa) que necesitarla instalacin para poder impulsar un determinado caudala travs de ella.

As:

Si una instalacin presenta una geometra de tal forma quese debe de impulsar agua a una altura de 30 m, ademsesta instalacin presenta una serie de componentes comocodos, uniones y vlvulas de control de fluido tal como se

muestra en el siguiente diagrama.

Se estima aproximadamente que el total de las prdidassuman 15 m.

Luego:

H = Ho + PrdidasH = 30 m + 15 mH = 45 m

Luego la bomba a elegir debe tener una curva cuyo valorde H comprenda el valor de 45 m.

Cul es la bomba a elegir?Se elegir la bomba que adems de tener 45 m en su rangode trabajo, presente mxima eficiencia para el valor de H =50 m.

Adems la bomba elegida debe tener el rango de caudalrequerido.

Grficamente:


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H (m)

Q (l/min)

10 " D50

40

H = 45

100 200 300

9 " D

8 " D

80 %

75 %

70 %

65 %

400

H (m)

1

2

34

NPSHRPOR LA BOMBA

HO= 30

CURVA DEL

SISTEMA

HO = 30 mPERDIDAS = 15 m

Figura 1.18

La curva de la bomba elegida nos muestra:

Altura esttica o altura de elevacin del fluido: 30 m. Prdidas del sistema: 15 m. Dimetro del rodete de la bomba: 10. Caudal que impulsa la bomba (a 45 m de altura): 200

l/min. Eficiencia: 80 %. NPSHR aprox. 1 m.

1.8. Mantenimiento de una bomba

1.8.1.

Condiciones de aspiracin

A veces las condiciones de aspiracin impuestas auna bomba centrfuga son sumamente desfavora-bles y conducen a fallas en la bomba. La altura deaspiracin debe mantenerse dentro de los lmitesde aspiracin para los que se vendi la bomba, delo contrario la bomba cavitar.

Deber tenerse el mayor cuidado para evitar fugasy entradas de aire en la tubera de aspiracin.


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1.8.2. Cebado

Cebar una bomba centrfuga significa extraer el

aire, gas o vapor de la tubera de aspiracin y delcuerpo y cargar con fluido la bomba.

Las partes internas de la bomba cuya lubricacindepende del lquido pueden agarrotarse si elcuerpo no est completamente lleno de lquidoantes de iniciar la operacin de puesta en marcha.

Por lo tanto: Cebe la bomba antes de ponerla enmarcha.

El cebado de una bomba puede llevarse a cabomediante cualquiera de los mtodos siguientes,dependiendo de las condiciones defuncionamiento.

Cebado para el caso de presin en la lnea desuccin

Con una altura de aspiracin positiva en labomba, el cebado se lleva a cabo de la siguientemanera:

a) Apertura todas las vlvulas de aspiracinpara que el lquido entre en la tubera yenel cuerpo, y cerrar las vlvulas dedescarga.

b) Aflojar el tapn de purga situado en elpunto ms alto del cuerpo de bomba paradar salida a todo el aire contenido.

c) Cuando el lquido fluya como una

corriente continua (sin burbujas de aire), labomba estar cebada y puede ponerse enmarcha.


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Figura 1.19

Cebado para el caso de altura de aspiracinnegativa (vaco)

Mantenimiento del cebado mediante una vlvulade pie. Debe instalarse una vlvula de pie en elpunto ms bajo de la lnea de aspiracin. Lavlvula de pie retendr el lquido en la tubera de

aspiracin y en el cuerpo de la bomba una vez quela bomba ha sido inicial mente cebada

a) Cerrar la vlvula de descarga y llenar latubera de aspiracin y el cuerpo conlquido suministrado de una fuente deabastecimiento independiente.

b) Aflojar el tapn de purga situado en elpunto ms alto del cuerpo para que salgael aire.

c) Cuando aparezca el lquido a travs de lapurga como una corriente continua regular(sin burbujas de aire) la bomba est cebaday puede ponerse en marcha.

S

TANQUE ABIERTO A LA ATMOSFERA

MANMETRO

S

TANQUE PRESURIZADO


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S

Figura 1.20

Tanque abierto a la atmsfera a presin

atmosfrica normal

1.8.3. Arranque y funcionamiento

Antes de la puesta en marcha inicial secomprobar el sentido de rotacin del accionadorcon los bulones del acoplamiento quitados. La

flecha que aparece en el cuerpo de la bombaindica el sentido de rotacin correcto. Girar elmvil a mano para asegurarse de que est libre.

En este momento deben abrirse las vlvulas quehay en la lnea de suministro de lquido de cierre.Ahora se cebar la bomba. No poner la bomba enfuncionamiento a menos que est cebada y llenade lquido ya que existe el peligro de daaralgunas de las partes internas cuya lubricacindepende del lquido bombeado.

Girar el mvil a mano; si est agarrotado no sepondr en marcha la bomba hasta haber encon-trado la causa.

Poner en marcha el accionador de acuerdo con lasinstrucciones del fabricante del mismo.

Abrir la vlvula de descarga lentamente tanpronto como la bomba alcance la velocidad total.


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Durante el funcionamiento normal de la bomba seinspeccionarn los rodamientos de vez en cuandopara determinar si la lubricacin es satisfactoria.

Se controlar la abertura de la vlvula de la lneade abastecimiento del lquido de cierre que va a lacaja de empaquetadura. Los aros deempaquetadura deben ajustarse de manera que entodo momento permitan una ligera fuga dellquido durante la operacin para evitar undesgaste excesivo de las camisas del eje debido ala falta de lubricacin.

1.8.4. Parada

Normalmente, debera haber una vlvula deretencin en la lnea de descarga junto a la bomba.En tales casos se puede parar la bomba de-teniendo el motor o el accionador de acuerdo conlas instrucciones del fabricante. Las restantesvlvulas debern cerrarse entonces en el siguienteorden: descarga, aspiracin, abastecimiento deagua de refrigeracin, y otras conexiones dirigidasa la bomba o al sistema.

En algunas instalaciones, sin embargo, el uso deuna vlvula de retencin no es factible debido aque se crean oscilaciones de presin o golpe deariete como resultado del cerrado brusco de la vl-vula bajo alta presin de descarga.

En tales casos, la vlvula de descarga debercerrarse lentamente para eliminar la posibilidaddel golpe de ariete. Una bomba har parcialmenteel drenaje a travs de los prensaestopas si se dejaparada algn tiempo. Por esta razn se

recomienda que la bomba sea siempre cebadaantes del arranque.

1.8.5. Lubricacin

Rodamientos lubricados por grasa

Los rodamientos lubricados con grasa vienen yalubricados de la fbrica para evitar la oxidacindurante un corto perodo de tiempo solamente.


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Antes de poner en marcha la bomba, se debenengrasar los rodamientos debidamente.

Durante la primera hora aproximadamentedespus de que la bomba ha sido puesta enmarcha se comprobar el funcionamiento de losrodamientos para asegurarse de que van bien y nose calientan.

Una lubricacin con grasa correctamente hecha esmuy importante. Los rodamientos pueden estarengrasados por defecto o por exceso. Lascaractersticas de la instalacin y la severidad delservicio determinarn la frecuencia de la

lubricacin.

No utilizar grasa grafitada. Se recomienda grasade base sdica semifibrosa o similar.

Un rodamiento no debe tener nunca la cajacompletamente llena de grasa. Es recomendablellenar los espacios vacos de los rodamientos y lacaja a 1/3 de su capacidad aproximadamente. Unacaja completamente llena da lugar a que secalienten en demasa los rodamientos

reducindose as la vida de stos.

Las temperaturas mximas deseables defuncionamiento en los rodamientos varan de unaunidad a otra. Tanto un aumento continuo de latemperatura como una subida brusca de la mismason indicios de algn fallo. Estos sntomas exigenque se pare la bomba inmediatamente y se efecteuna investigacin detenida para determinar lacausa del problema.

Limpieza total durante una revisin general

Si los rodamientos necesitan limpieza o si unperodo de revisin general ofrece la oportunidad,se limpiarn los rodamientos y las cajas del modosiguiente.

Sacar las cajas del rodamiento del conjunto delmvil. Limpiar las cajas con una brocha y petrleocaliente a 100 C aproximadamente o con algnotro disolvente no txico.


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Lavar la caja con un aceite mineral para evitar laoxidacin y eliminar todo rastro del disolvente.No se debe utilizar aceite o disolvente ya usado

para limpiar la caja.

Rodamientos lubricados por aceite

El aceite usado para lubricar los rodamientosdeber ser un aceite mineral bien refinado, de altacalidad que no se oxide ni engome fcilmente. Nose deben usar aceites animales o vegetales, ya quetienden a volverse rancios resultando de ello lacorrosin de las superficies de los rodamientos.Los aceites deben estar limpios y libres de

materias abrasivas.

Generalmente se deber usar un aceite SAE 10 A20, de pendiendo de la instalacin y severidad delservicio. Para condiciones fuera de las normales,dirigirse a un proveedor de lubricantes deprobada calidad para las adecuadasrecomendaciones.

Es importante que el nivel de aceite seamantenido. El nivel adecuado vendr indicado

por el valor fijado en el engrasador y este valor seindicar en el plano de conjunto presentadopreviamente.

Un nivel excesivo puede crear una altatemperatura de servicio y ocasionar una fuga deaceite a lo largo del eje.

Se recomienda mantener el aceite lubricante entreun mnimo de 37 C y una mximo de 65 C,preferiblemente por encima de los 49 C. Los

aumentos continuos de temperatura o una bruscasubida de la temperatura son indicadores de laexistencia de problemas. Estos sntomas requierenla inmediata parada de la bomba y una completainvestigacin para determinar la causa delproblema.

1.8.6.

Cambio de aceite

Las condiciones de funcionamiento y la severidaddel servicio determinarn la frecuencia con que

debe cambiarse el aceite.


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Si los rodamientos mantienen su temperaturanormal y no ha habido contaminacin del aceite,puede prolongarse el intervalo entre cambios.

Generalmente se debe cambiar cada seis meses 3000 horas. Si aumenta la temperatura delrodamiento, se comprobar inmediatamente si lalubricacin es la adecuada o si hay algnrodamiento defectuoso.

1.8.7. Inspecciones

Para prevenir posibles averas se harnobservaciones diarias en la bomba.

Tanto si se considera o no necesario llevar unregistro escrito de estas observaciones, el operadordebe estar siempre alerta para localizar lasirregularidades en el funcionamiento de lasbombas. En tal caso, debe dar cuenta inmedia-tamente de cualquier sntoma que detecte. Secomprobarn peridicamente las temperaturas delas cajas de rodamientos y el funcionamiento de lacaja de empaquetadura. Un cambio brusco en latemperatura de las cajas de rodamientos es mucho

ms indicativo de que existe un fallo que unatemperatura elevada constante.

Tambin un cambio en el sonido habitual delfuncionamiento de una bomba ser un aviso deposibles averas.

Inspecciones semestrales y anuales

Comprobar que los prensaestopas se muevenlibremente, limpiar y aceitar los tornillos y las

tuercas.

Observar atentamente la caja de empaquetadurapor si hubiera prdidas excesivas que no puedenreducirse ajustando los prensaestopas y sustituirla empaquetadura si es necesario.

Comprobar las anotaciones que se han hechosobre el funcionamiento de la bomba paradeterminar las horas de funcionamiento y si debenlimpiarse y engrasarse los rodamientos.


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Verificar la capacidad de la bomba y la presin dedescarga para determinar si son necesarios arosrozantes nuevos, anillos elsticos, etc.

Revisiones generales

La frecuencia de una revisin general dependerde las horas de funcionamiento de la bomba, de laseveridad de las condiciones de servicio, de losmateriales utilizados en la construccin de labomba y del cuidado que recibe durante elfuncionamiento.

No se debe abrir la bomba para inspeccionarla a

menos que haya signos evidentes de que la capaci-dad ha disminuido sensiblemente o a menos quehaya sntomas de fallos en la bomba o en losrodamientos.

1.8.8. Localizacin de averas

A continuacin enumeramos las averas quepueden presentarse en su bomba y sus probablescausas El operador podr evitar, a menudo, gastosinnecesarios si toman cuenta las consideraciones

que se hacen a continuacin.

Falta de caudal

La bomba no est cebada. La velocidad es insuficiente. La altura de descarga es demasiado alta

(mayor que aquella para la que fueseleccionada la bomba).

La altura de aspiracin es demasiado alta. Los conductos del impulsor estn

parcialmente obstruidos. El sentido de rotacin no es correcto.

El caudal es insuficiente

Entra aire en la tubera de aspiracin. La velocidad es demasiado baja. La altura total es mayor que aquella para la

que fue seleccionada la bomba. La altura de aspiracin es demasiado alta. Los conductos del impulsor estn

parcialmente obstruidos.


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Hay defectos mecnicos como: Impulsordaado. Aros rozantes o de proteccin(cuando los lleve), desgastados.

La vlvula de pie es demasiado pequea o estobstruida por la suciedad. La vlvula de pie o la tubera de aspiracin no

estn suficientemente sumergidas.

La presin de descarga es insuficiente

La velocidad es demasiado baja. Hay aire en el lquido. Hay defectos mecnicos como: El impulsor

est daado. Los aros rozantes o de proteccin

(cuando los lleve), estn desgastados.

La bomba sobrecarga el motor

Velocidad demasiado alta. El lquido bombeado tiene un peso especfico o

una viscosidad distinta a aquella para la quefue seleccionada la bomba.

Hay defectos mecnicos. El prensaestopas est muy apretado causando

una prdida excesiva por friccin en la caja deempaquetadura. (En las unidades con cajas deempaquetadura.)

La bomba se desceba despus de puesta enmarcha

Fugas en la lnea de aspiracin; ingresa aire. La altura de aspiracin es demasiado grande. Aire o gases en el lquido. El sellado no funciona bien (obstruccin o

entrada de aire). Entrada de aire por la junta del cuerpo.

La bomba vibra

No est bien alineada. La cimentacin no es suficientemente rgida. El impulsor est parcialmente obstruido, lo

que produce un desequilibrio. Hay defectos mecnicos: El eje est curvado.

Los elementos giratorios se agarrotan. Los

rodamientos estn desgastados.


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Hay aire o vapor en el lquido. Alguna de las tuercas del eje est demasiado

apretada puede doblar el eje.

2. Ventiladores

Figura 1.21 Figura 1.22

2.1. Objetivos

1. Proporcionar los fundamentos bsicos, tipos yclasificaciones de los ventiladores.

2. Mostrar una metodologa apropiada que aborde lo

necesario para seleccionar y mantener el ventiladoradecuado para determinado requerimiento.

2.2. Principio de funcionamiento

Un ventilador es considerado una turbomquina que secaracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluidocompresible) al que transfiere una potencia con undeterminado rendimiento.

2.3. Clasificacin

A pesar de que no existe convenio alguno universalmenteadoptado; los ventiladores pueden subdividirse en cuatrogrupos segn la altura de columna de agua en pulgadas(de columna de agua):

1. Ventiladores de baja presin:Hasta una presin del orden 8 de columna de agua(ventiladores propiamente dichos).

2. Ventiladores de media presin:

Entre 8 y 32 de columna de agua (soplantes).


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3. Ventiladores de alta presin:Entre 32 y 100 de columna de agua (turbosoplantes).

4. Ventiladores de muy alta presin:Mayor a 100 de columna de agua (turbocompresores).

2.4. Tipos

Los ventiladores se construyen segn tres tipos prcticos:

a) De flujo radial (centrfugos).b) De flujo semiaxial (hlico-centrfugos).c) De flujo axial.

Figura 1.23

2.5. Breve descripcin

Los ventiladores centrfugos funcionan segn el esquematerico de la figura; son los ms indicados para presionesfuertes y caudales dbiles. Estos ventiladores aspiran elfluido centralmente y lo expulsan a travs de una o variasaberturas a una voluta que juega el papel de difusor. Estosventiladores tienen tres tipos bsicos de rodetes:

1. labes curvados hacia delante.2. labes rectos.3. labes inclinados hacia atrs/curvados hacia atrs.

Los ventiladores de labes curvados hacia adelante(tambin se llaman de jaula de ardilla) tienen una hlice orodete con los labes curvadas en el mismo sentido que ladireccin de giro. Estos ventiladores necesitan pocoespacio, baja velocidad perifrica y son silenciosos.


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Se utilizan cuando la presin esttica necesaria es de baja amedia, tal como la que se encuentran en los sistemas decalefaccin, aire acondicionado o renovacin de aire, etc.

Los ventiladores centrfugos radiales tienen el rodete conlos labes dispuestos en forma radial. La carcasa estdiseada de forma que a la entrada y a la salida sealcanzan velocidades de transporte de materiales. Existeuna gran variedad de diseos de rodetes que van desdelos de "alta eficacia con poco material" hasta los de "altaresistencia a impacto". La disposicin radial de los labesevita la acumulacin de materiales sobre las mismas. Estetipo de ventilador es el comnmente utilizado en lasinstalaciones de extraccin localizada en las que el aire

contaminado con partculas debe circular a travs delventilador.

En este tipo de ventiladores la velocidad perifrica esmedia y se utilizan en muchos sistemas de extraccinlocalizada que mueven aire sucio o limpio.

Figura 1.24

Los ventiladores centrfugos de labes curvados haciaatrs tienen un rodete con los labes inclinados en sentidocontrario al de rotacin. Este tipo de ventilador es el demayor velocidad perifrica y mayor rendimiento con unnivel sonoro relativamente bajo y una caracterstica deconsumo de energa del tipo "no sobrecargable". En unventilador "no sobrecargable", el consumo mximo deenerga se produce en un punto prximo al derendimiento ptimo de forma que cualquier cambio apartir de este punto debido a cambios de la resistencia delsistema resultar en un consumo de energa menor.


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La forma de los labes condiciona la acumulacin demateriales sobre ellas, de forma que el uso de estosventiladores debe limitarse a aire limpio a lo ms

ligeramente sucio y hmedo.

Figura 1.25

Los ventiladores axiales son concebidos para bajaspresiones y grandes caudales, el eje de la rueda seconfunde con el eje de la canalizacin. Existen tres tiposbsicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares ytubulares con directrices.

Los ventiladores helicoidales se emplean para mover airecon poca prdida de carga, y su aplicacin ms comn esla ventilacin general. Se construyen con dos tipos delabes: alabes de disco para ventiladores sin ningnconducto; y labes estrechos para ventiladores que debanvencer resistencias bajas (menos de 1 cda). Susprestaciones estn muy influenciadas por la resistencia alflujo del aire y un pequeo incremento de la presinprovoca una reduccin importante del caudal.

Los ventiladores tubulares disponen de una hlice de

labes estrechos de seccin constante o con perfilaerodinmico (ala portante) montada en una carcasacilndrica. Generalmente no disponen de ningnmecanismo para enderezar el flujo de aire. Losventiladores tubulares pueden mover aire venciendoresistencias moderadas (menos de 2 de cda).

Los ventiladores tubulares con directrices tienen unahlice de labes con perfil aerodinmico (ala portante)montado en una carcasa cilndrica que normalmentedispone de aletas que enderezan el flujo de aire en el lado

de impulsin de la hlice.

Ventilador centrfugode labes curvados

hacia adelante

Ventilador centrfugode labes radiales

Ventilador centrfugode labes curvados

hacia adelante


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En comparacin con los otros tipos de ventiladores axiales,stos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollarpresiones superiores (hasta 8 de cda.). Estn limitados a

los casos en los que se trabaja con aire limpio.

Las directrices tienen la misin de hacer desaparecer larotacin existente o adquirida por el fluido en lainstalacin, a la entrada del rodete o tras su paso por elmismo. Estas directrices pueden colocarse a la entrada o ala salida del rodete, incluso las hay mviles. Han de sercalculadas adecuadamente pues, aunque mejoran lascaractersticas del flujo del aire haciendo que el ventiladortrabaje en mejores condiciones, producen una prdida depresin adicional que puede condicionar el resto de la

instalacin. Adems, pueden ser contraproducentes antecambios importantes del caudal de diseo.

Figura 1.26

La siguiente figura muestra el efecto de las directricessobre las lneas de corriente a entrada y salida del rodeteaxial.

Figura 1.27


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Los ventiladores heliocentrfugos corresponden a ungrupo intermedio.

Los ventiladores de construccin normal estn dotados deuna envoltura que permite la canalizacin del fluido a laentrada y a la salida del rodete.

Los rendimientos mximos son:

Ventiladores centrfugos 0,6 a 0,7 Ventiladores axiales 0,9 Ventiladores heliocentrfugos ... 0,8

(aproximadamente)

2.6.

Parmetros de seleccin

2.6.1. Trminos

CFM.- Pies cbicos por minuto. Una medidadel flujo de aire.

Ps.- Presin esttica. Resistencia al flujo deaire, medida en pulgadas de columna de agua.Por ejemplo 3 de cda: significa 3 pulgadas decolumna de agua. Recuerde que 10,33 metros

(406,7 pulg.) de columna de agua equivalen a14,7 psi por lo tanto 27,6 de columna de aguaequivalen a 1 psi (1 libra / pulgadacuadrada).1

Sone.- Una medida del ruido. Un sone sepuede aproximar al ruido generado por unrefrigerador quieto percibido a una distanciade 5 pies. El sone permite utilizarlo siguiendouna escala lineal, que es por ejemplo, 10 sonesson dos veces un ruido de 5 sones.

Bhp.- Brake Horsepower. Una medida delconsumo de potencia. Usada para determinarla potencia propia del motor y el cableado.

HP.- Potencia. Usada para indicar el tamaodel motor del ventilador.

1

Recuerde que 10.33 metros (406.7 pulg.) de columna de agua equivalen a 14,7 psi por lotanto 27.6 de columna de agua equivalen a 1 psi (1 libra / pulgada Cuadrada).


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Rpm.- Revoluciones por minuto. Medida de lavelocidad de un ventilador.

TS.- Velocidad punta. La velocidad de lapunta de la rueda del ventilador o puntalmedida en pies por minuto.

AMCA.- Air Movement and ControlAssociation. Asociacin reconocidainternacionalmente la cual estableceestndares para probar ventiladores y susrangos de rendimiento. AMCA tambinlicencia volmenes de aire y rangoscertificados de sonido.

2.6.2. Designacin

1. Para los modelos de algunos fabricantesaccionados por faja, la designacinproporciona el modelo, el tamao y lapotencia del motor.

Ejemplo: GB 90 4

En donde el Modelo es GB. El dimetro

nominal de la llanta es 9. La potencia es hp.

2. Para las unidades accionadas directamente, ladesignacin proporciona el modelo, el tamaoy las rpm del motor/ ventilador.

Ejemplo: G 120 B

En donde el Modelo es G, el dimetro nominalde la llanta es 12 y las rpm 1 140.

La tabla 1.2 muestra los sufijos de designacinde los modelos para cada potencia del motor yrpm del ventilador segn un fabricante.


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Accionamiento por faja Accionamiento directoSufijo HP del motor Sufijo R.P.M. del ventilador

4 A 1 7253 1/3 B 1 1405 C 8607 D 1 550

10 1 G 1 30015 1 E 1 05020 230 350 575 7 1/2

Tabla 1.2

2.6.3. Lectura de las cartas de rendimiento

La parte ms importante en la seleccin de unventilador es la habilidad para leer las tablas derendimiento. Muchas de las tablas presentadasaqu son similares y se leen de la misma manera.

2.6.4. Seleccin de ventilador accionado por fajas

Asuma que un cierto caso requiere un extractor detecho accionado por faja para mover 1 000 CFM a0,25 de presin esttica. Refirase a la tabla 2,Rendimiento de los modelos. Entre por la partesuperior de la carta hasta la columna con 0,25 dePs. Bajar por la columna hasta encontrar los 1 000CFM o un valor que lo exceda ligeramente. En estecaso 1 012 CFM es la primera casilla que cubreeste requerimiento.

Nota: Note que cada casilla de la carta de

rendimiento est subdividida a su vez en trespequeas casillas, referidas a CFM, Sone y Bhp.

GB 90 4 y el GB 100 4 2A,

Ejemplo:

CFM 1 012Sone Bhp 11,1 0,16


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En este punto del rendimiento, hay 11,1 Sone y losBhp requeridos por el ventilador son 0,16 (vea latabla abajo). Ahora siguiendo la fila hacia la

izquierda, podemos determinar las rpm y elmodelo del ventilador. En este caso las rpm delventilador son 1 510 y el modelo es:

GB 90 4 con una potencia del motor de HP

Observar que el modelo GB 90 4, no es el nicoa elegir. Si seguimos bajando por la columna con0,25 de Ps, encontraremos un punto derendimiento en 1 010 CFM. En este punto, el valorSone es 7,9 y 0,14 de Bhp. Cruzando hacia la

izquierda encontraremos las rpm que llegan a 1355, es el modelo GB - 100 4 2A, que tambintiene una potencia del motor de hp.

Ambos modelos cumplirn la tarea de mover elaire igual de bien. Sin embargo el sonido generadopuede tener que considerarse. Comparando losvalores Sone: 7,9 Sone para el GB 100 4 2A y11,1 Sone para el GB 90 4. El GB 100 esaproximadamente 30% ms quieto. Donde serequiera un bajo nivel de ruido el GB 100 es una

buena eleccin.

Si el ruido no es un factor importante el GB 90podra ser una buena eleccin debido a que esmenos caro.

Otra seleccin para esta particular seleccin es unGB 100 4 3A. Aunque no hay un casillero queencierra a 1 000 CFM, si hay dos casilleros derendimiento entre los que se encuentra contenido.Estos son 921 CFM donde el ventilador gira a 1

260 rpm. En 1 269 CFM el ventilador girar a 1 635rpm. De all que habr unas rpm para este modeloque correspondern a 1 000 CFM (obviamente enalgn punto entre 1 260 rpm y 1 635 rpm). Enalgunos ventiladores accionados por faja, sepueden conseguir fcilmente valores intermediosde CFM ajustando la polea del motor, como semuestra ms adelante.


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Tabla 1.3

Una de las ventajas de elegir el GB 100 4 3Asobre el GB 100 4 2A es que esta es capaz decorrer a ms altas rpm de tal forma que puedamover ms aire.

Las poleas pueden ser ajustadas aflojando elprisionero y girando la mitad superior de la polea(vea ilustraciones). Esto causa que el dimetro dela polea cambie, lo que resulta en el cambio de las

rpm del ventilador.

Figura 1.28


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2.6.5. Seleccin de un ventilador accionadodirectamente

La seleccin de un ventilador de accionamientodirecto (aquellos con el eje del motor conectadodirectamente al propulsor o rueda del ventilador)es aproximadamente la misma seleccin que parael caso del accionamiento con fajas. Sin embargo,hay dos diferencias para notar. En los ventiladorescon accionamiento por faja, la velocidad puede seralterada ajustando la polea del motor en cambioen el accionamiento directo debe usarse unmtodo diferente, ya que no tienen poleas.

1.

Para ajustar la velocidad de un ventilador deaccionamiento directo (tambin la velocidaddel motor) o satisfacer un exactorequerimiento se puede instalar un control develocidad. Los controles de velocidad varan elvoltaje suministrado al ventiladordisminuyendo esto lentamente.

2. En otros casos, cambiar un fusible es todo lonecesario para cambiar las velocidades.Cuando seleccionamos un modelo con motor

de tres velocidades, es recomendable elegir lavelocidad media cuando sea posible. Esta da lams grande flexibilidad en volumen de airedebido a que el flujo de aire puedeincrementarse o disminuir con un simplecambio del fusible del motor.

2.6.6. Seleccin de modelos con labes curvados haciaadelante

Las tablas de seleccin aqu son diferentes de otras

cartas. Para estos modelos, los valores de CFMestn a la izquierda de la carta en una columnasimple y las rpm estn en un casillero derendimiento. Esto es justamente lo opuesto a otrosmodelos. Algunos modelos de ventiladores conlabes curvados hacia adelante se designan porRSF y BCF.


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Problema de muestra

Elija el tamao del ventilador y la potencia

apropiada del motor para mover 980 CFM a0,625 de Ps.

Solucin:

La primera fila en la carta corresponde a 980 CFM.Hacia la derecha se encontrar 0,625 Ps. La casillade rendimiento revela que el tamao 90corresponder con 893 rpm y 0,20 Bhp.

La seleccin de la potencia del motor para un

ventilador con labes curvados hacia adelante esms complicada. Los Bhp son solamente 0,20; locual sugiere que un motor de hp es adecuado.Sin embargo los ventiladores curvados haciaadelante requieren ms potencia en una baja Psque con una elevada Ps.

Asuma que este ventilador est girandoaproximadamente a 893 rpm, pero en lugar de0,625 Ps estuvo operando en solamente 0,25 Ps.La nueva casilla de rendimiento en la columna de

0.25 Ps revela 894 rpm en 0,45 Bhp. El flujo deaire podra entonces ser de 1 860 CFM.

Note que como la Ps fue reducida de 0,625 a0,25 la Bhp se increment de 0,20 a 0,45. Estopodra quemar rpidamente el motor de hp.Con esto en mente, es una buena prcticasobredimensionar en por lo menos el siguientetamao que el necesario basndose en el valor deBhp de la tabla, especialmente si el Ps estimado escuestionable.

Para este caso, un RSF 90 3 (motor de 1/3 hp)podra ser una buena eleccin si tuvo confianza enel Ps estimado. De otro modo, puede usar un RSF 90 5 (motor de hp).

Un RSF 90 4 (motor de hp) no esrecomendable para este trabajo.


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Tabla 1.4

2.7. Seleccin de un ventilador basada en la aplicacin

2.7.1. Revisin bsica

La ventilacin de un edificio consta simplementede reemplazar aire viciado y sucio por aire limpioy fresco. Aunque el proceso de ventilacin esrequerido para diferentes aplicaciones, losfundamentos del flujo de aire nunca cambian:

Aire viciado hacia fuera, aire fresco adentro.

Las variables que cambian segn la aplicacin sonel modelo del ventilador y la razn del flujo devolumen del aire (CFM). Otras aplicacionesincluyen la resistencia al flujo del aire (presin

esttica o Ps) y el sonido producido por elventilador (Sones).

Ocasionalmente un usuario requerir unventilador para satisfacer una funcin particular,pero no sabe cul modelo utilizar o qu CFM esnecesario. En este caso, deben especificarsealgunas condiciones del trabajo.

La especificacin del motor no es una cienciaprecisa y puede ser confiable si la aplicacin es

bien entendida. Basndose en la aplicacin, se


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necesitan cuatro parmetros para determinarla.Ellos son:

1. Modelo del ventilador.

2. CFM.3. Presin esttica Ps.4. Lmite de ruido (Sones).

La informacin que sigue le ayudar a resolvereste tipo de problemas y le permitir seleccionar elcorrecto ventilador para su proyecto.

2.7.2. Modelo del ventilador

Son todos los ventiladores que satisfacen la

funcin bsica de mover aire de un lugar a otro.La gran diversidad de aplicaciones cre lanecesidad que los fabricantes desarrollaranmuchos modelos diferentes.

Cada modelo tiene sus beneficios para ciertasaplicaciones, proporcionando los ms econmicosmedios para satisfacer el movimiento del aire. Eltruco para muchos usuarios es clasificar todos losmodelos disponibles para encontrar uno

apropiado a sus necesidades. Seguidamentealgunas recomendaciones.

2.7.3. Accionamiento directo vs. accionamiento porfaja

Los ventiladores de accionamiento directo soneconmicos para bajos caudales (2 000 CFM omenos) y baja presin esttica (0,50 Ps o menos).Estos equipos requieren poco mantenimiento y lamayora puede ser usado con un control de

velocidad en el motor para ajustar las CFM.

Los ventiladores de accionamiento por faja sonms apropiados para caudales de aire sobre los 2000 CFM o presin esttica sobre 0,50 Ps. Laspoleas ajustables permiten ajustar en un 25%aproximadamente la velocidad del ventilador ylas CFM. Los ventiladores para altas temperaturas(sobre 120 F) son casi siempre accionados porfaja.


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2.7.4. Hlice vs. rueda centrfuga

Los ventiladores de hlice proveen un mtodo

econmico para mover grandes caudales de aire (5000 CFM o ms) a bajas presiones estticas (0,50de cda. o menos). Los motores son tpicamentemontados en el flujo de aire lo cual limita lasaplicaciones a una relativa limpieza del aire atemperaturas mximas de 110 F (43 C).

Los ventiladores centrfugos son ms eficientes aaltas presiones estticas y son ms estables que losventiladores de hlice. Muchos modelos deventiladores centrfugos son diseados con

motores fuera del flujo de aire para ventilar airecontaminado y a altas temperaturas.

2.7.5. Localizacin del ventilador

Los ventiladores son diseados para situarlos entres lugares: sobre el techo, en la pared o dentrode un ducto. Cualquiera que sea la localizacin,los componentes bsicos del ventilador nocambian. Solo cambian la cubierta del ventiladorpara hacer la instalacin tan fcil como sea

posible.

La determinacin de la mejor ubicacin de unventilador depende del flujo de aire de diseo yde las caractersticas fsicas del edificio. Con lainspeccin de la estructura del edificio y lavisualizacin de cmo debera fluir el aire, laubicacin del ventilador es evidente.


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Ejemplos de ventilacin con alta presin esttica

Figura 1.29

2.7.6. Determinacin de las CFM

Despus que el modelo es conocido, se deben

determinar las CFM. Consulte el cdigo local derequerimientos o la tabla siguiente para cambiosde aire sugeridos en una apropiada ventilacin.

Los rangos especificados ventilarnadecuadamente las reas correspondientes enmuchos casos. Sin embargo, condiciones extremaspueden requerir Minutos por cambio fuera delrango especificado. Para determinar el nmeroactual necesario en un rango, se debe considerar lalocalizacin geogrfica y el nivel promedio de

carga del rea.


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Para climas calientes y ms pesado que loacostumbrado en el rea, seleccione un nmerobajo en el rango para cambio de aire ms

frecuentes. Para climas moderados ms ligeros delo acostumbrado, seleccione un alto nmero en elrango.

Para determinar el CFM requerido para ventilaradecuadamente un rea, divida el volumen de lahabitacin por el valor apropiado de Minutos porCambio.

Tabla 1.5

Problema de muestra

Un edificio requiere un ventilador extractor paraventilar una oficina general (vea el diagrama) lacual mide 30 x 40 x 8. Adems la oficina est amenudo repleta.

Solucin:

El volumen total del cuarto es: 30 x 40 x 8= 9 600pies cbicos. De la carta, el rango para oficinasgenerales es 2 8 minutos por cambio. Desde quela oficina tiene una carga ms pesada que lonormalmente acostumbrado, 4 minutos porcambio es recomendable. De all, que la extraccinrequerida es:

9 600 pies3/ 4minutos = 2 400 CFM


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Ya que el aire a ser extrado es relativamentelimpio, esta es una aplicacin ideal para unventilador modelo GB.

Nota: En este ejemplo, el aire fresco fuesuministrado a travs de un conjunto delumbreras en la pared lo ms lejos posible delextractor. Si no hubiera facilidades para el ingresode aire fresco a este cuarto, entonces se debeseleccionar un ventilador adicional que suministreel aire. El CFM suministrado debera ser igual alCFM extrado. Este ventilador de suministro debelocalizarse tan lejos como sea posible delventilador extractor.

Figura 1.30

2.7.7. Determinacin de la presin esttica Ps

Las presiones generadas por los ventiladores enlos ductos son muy pequeas. Pero, unaestimacin precisa de la Ps es muy importantepara seleccionar un ventilador apropiado.

La presin esttica es medida en pulgadas deagua. Una libra por pulgada cuadrada es

equivalente a 27,7 de agua. Las Ps en un sistemade ventiladores son tpicamente menores que 2de agua o 0,072 psi.

La figura 1.31, muestra como es medida la Ps enun ducto empleando un manmetro.

EL diferencial de presin entre el ducto y laatmsfera causa que el nivel de agua en elmanmetro se altere.


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En el caso de los ventiladores que extraen, el airees conducido hacia arriba a travs del ductodebido a que el ventilador produce una baja

presin en la zona superior. Este es el mismoprincipio que permite a las bebidas sersuccionadas a travs de un sorbete.

Figura 1.31

La cantidad de presin esttica que el ventiladordebe vencer depende de la velocidad del aire en elducto, el nmero de codos (de otros elementosresistivos), y la longitud de los ductos. Parasistemas diseados apropiadamente con suficientesuministro de aire fresco, se pueden usar lassugerencias de la tabla 1.6 para estimar la presinesttica:


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GUIA DE PRESIONES ESTTICAS

No Ducteado0,05 a 0,20

Ducteado

0,20 a 0,40 por cada 100 pies de ducto (asumir que lavelocidad del aire en el ducto est entre 1 000 1 800pies por minuto)

Conexiones0,08 por conexin (codo, registro, rejilla, damper ocompuerta reguladora, etc.).

Extraccin por la campana de lacocina

0,625 a 1,50

Importante: Los requerimientos de presin esttica son significativamente afectados por elaumento del aire fresco suministrado a un rea. La insuficiencia de airefresco incrementar la Ps y reducir la cantidad de aire que ser expedido.Recuerde que a cada pie cbico de aire expedido, un pie cbico de airedebe ser suministrado.

Tabla 1.6

Para calcular las prdidas del sistema, se debeconocer la configuracin del sistema de ductos

(vea la Figura 1.32).

Figura 1.32


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Con una unidad as, evite una seleccin prxima alas rpm mximas de tal forma que permita unajuste final si fuera necesario.

Respecto de nuestro caso inicial (2 400 CFM contra0,5 Ps), hay cuatro tamaos de modelo GB paraelegir del catlogo. Vea el siguiente cuadro dedatos:

Tabla 1.7

2.7.9.

Consideraciones de estabilidad

An cuando hay ms de un tamao para elegir,no se recomienda seleccionar casilleros de

rendimiento muy a la derecha de la columna delas rpm a menos que la Ps conocida sea precisa.Por ejemplo, la seleccin GB 200 (vea la tabla) de2 493 CFM en 0,50 Ps est lo ms lejos a laderecha de 700 rpm. El prximo casillero hacia laderecha (0,625 Ps) est vaco debido a que elcomportamiento2 en este punto es inestable. Estosignifica que 2 494 CFM en 0,50 esmarginalmente estable.

2

Para ms informacin sobre estabilidad, contacte con Greenheck.

Datos de rendimientoModelo y Tamao

CFM Sones BhpR.P.M.

GB - 140 2 556 16,8 0,76 1 545

GB 160 2 614 13,5 0,53 1 100GB 180 2 375 8,6 0,35 810

GB - 200 2 493 7,8 0,40 700


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Tabla 1.8

2.7.10. Niveles de sonido

En muchos casos, debe considerarse el sonidogenerado por un ventilador. Para la industria delventilador el Sone es la unidad preferida paraexpresar el nivel de sonido. En trminos prcticos,el ruido de un Sone es equivalente al sonido de unrefrigerador silencioso escuchado a cinco pies dedistancia en una habitacin con acsticapromedio.

Los Sones siguen una funcin lineal. Por ejemplo,un nivel de sonido de 10 sones es el doble que elsonido de 5 sones.

Refirase al cuadro para obtener los lmitessugeridos de bajo ruido en los cuartos y determineel rango aceptable de sone para su aplicacin.

Como una regla general elija un ventilador que


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presenta un valor sone dentro del rangoespecificado.

Nota: Los cuartos de construccin slida

(bloques de concreto, pisos de maylica, etc.)reflejan el sonido. Para estos cuartos seleccione unventilador en el extremo ms bajo del rango.

Los cuartos de construccin blanda o esos conmadera o de material prensado, etc., absorvenruido. Para estos cuartos se pueden seleccionar losventiladores ms prximos al extremo superiordel rango.

Nuestra aplicacin describi un ventilador

extractor para una oficina general. Refirindose alcuadro de lmites sugeridos para el ruido en loscuartos, De tres alternativas solamente la GB 180 tiene un valor sone menor que 12. De all queesta es la mejor seleccin para la mencionadaaplicacin.

Tabla 1.9


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2.7.11. Potencia del motor

La potencia del motor para ventiladores

accionados directamente es casi siempredimensionada por el fabricante y no requiereconsideracin adicional. Para modelos accionadospor faja, el catlogo identifica que potencias sonrecomendables. Sin embargo, algunas veces lapotencia puede ser insuficiente.

Por ejemplo, la potencia recomendada para GB 180 en 810 rpm es 1/3 hp.

Aunque 1/3 hp para el motor es recomendado, no

es necesariamente una buena seleccin para estaaplicacin. La presin esttica de 0,5 fuesolamente una estimacin. Esto actualmentepuede llegar a ser 0,625.

Si este es el caso, se necesitara un motor de hpdebido a que nuestro motor tendra que girar acasi 900 rpm (refirase al casillero de rendimiento 2 624 CFM en 0,625 Ps). Por lo que elegir unmotor de hp sera una buena eleccin. Ladesignacin completa de este modelo es GB - 180

5.

Notar:Que el modelo GB - 180 5 tiene un rangode rpm de 700 a 940 (refirase a la columna demodelos en el catlogo). Esto significa que si lapresin esttica es menor que la estimada, pordecir 0,25 Ps, el ventilador puede iracomodndose lentamente a esta condicin.

2.8. Rendimiento del ventilador

La informacin en esta parte es til una vez que elventilador ha sido seleccionado e instalado.

2.8.1.

Dinmica del ventilador

Un ventilador es una simple bomba de aire. Larazn por la cual un ventilador debe bombear airees por la presin que debe vencer. Este principiotambin relaciona a las bombas de agua. Unabomba de agua puede entregar ms caudal atravs de una manguera de 2 de dimetro que


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con otra de 1 de dimetro, y todo por que la de1 crea ms resistencia al flujo.

Para un ventilador, a cada razn de flujo (CFM) le

corresponde una resistencia especfica al flujo (Ps).Los puntos descritos por cada CFM y cada Ps auna rpm constante describen una curva. Acontinuacin se muestra una curva de ventilador a700 rpm (Figura 1.33 de la izquierda).

Figura 1.33

Las curvas del sistema y las curvas de resistenciadel sistema ayudarn a resolver los problemas derendimiento del ventilador que pueden serencontrados en una variedad de aplicaciones.

En 0,25 Ps, el ventilador est entregando 1 000CFM. Si la presin se incrementa, los CFM bajan.Si la presin se incrementa los CFM decrecen.

A 700 rpm, el punto de operacin se desplaza a lolargo de la curva del ventilador cuando cambia la

presin esttica, pero este nunca se saldr de lacurva. Para que el ventilador pueda satisfacer losrequerimientos en un punto fuera de la curva, setienen que variar las rpm.

La Fig. 1.33 de la derecha ilustra como las rpmafectan la curva del entilador. Note que la formageneral de las curvas es la misma. Cambiando lasrpm las curvas se desplazan hacia fuera o haciaadentro.


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2.8.2. Sistema dinmico

Para un flujo dado (CFM), un sistema de

distribucin produce una resistencia al flujo (Ps).Esta resistencia es la suma de todas las presionesestticas de prdidas cuando el aire fluye a travsdel sistema. Los elementos o accesorios delsistema producen resistencia, incluyendo ductos,dampers, rejillas, intercambiadores de calor, etc.

Un ventilador es un simple dispositivo que crea eldiferencial de presin para mover aire a travs delsistema.

A mayor diferencial de presin creado por elventilador, mayor volumen de aire se mover atravs del sistema.

Los ensayos han establecido la relacin entre losCFM y la Ps. La relacin es parablica y toma laforma de la siguiente ecuacin: Ps = K x (CFM)2.

Donde K es la constante de la parbola. Porejemplo si las CF se duplican entonces la Ps seincrementa a 4 veces. Vea la siguiente figura abajo

a su izquierda.

Figura 1.34

Problema de muestra

Si un sistema es diseado para mover 1000 CFMcon 0,25 Ps, Qu presin esttica se tendr quevencer para producir 2 000 CFM de flujo de aire?


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Solucin:

Ps2 = Ps1 x (CFM2 / CFM1)2 = 0,25 x (2 000 CFM

/ 1 000 CFM)2 = 1 de cda.

Si nos ubicamos en la figura de arriba, resultarque se ha deslizado sobre la curva del punto A alpunto B.

Nota: Cambiando fsicamente el sistema sealterar su resistencia. Por ejemplo cerrando undamper de 100% abierto a 50% abierto seincrementa la resistencia. El mismo efecto ocurrepor un filtro sucio.

La curva A define un sistema que requiere 0,5 Pspara mover 1000 CFM.

La curva B requiere 0,75 Ps para mover la mismacantidad de aire. Esto es tpico de cmo unsistema reacciona al incrementarse la resistencia.

En esta seccin hay tres puntos clave queenfatizar:

1. El flujo de aire a travs de un sistema cambia,si cambia la Ps.

2. Para un sistema estable y uniforme sus puntosde operacin deben extenderse sobre unacurva definiendo las caractersticas CFM / Psdel sistema.

3. Si los elementos resistivos cambian, entoncesla constante K de la curva de resistencia delsistema tambin cambia.

2.8.3. Combinando el ventilador con la dinmica delsistema

Recuerde que una curva del ventilador es unaserie de puntos en los cuales el ventilador puedeoperar a rpm constante. Asimismo una curva deresistencia del sistema es una serie de puntos enlos cuales el sistema puede operar. El punto deoperacin (CFM, Ps) para la combinacinventilador sistema es donde estas dos curvas


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se intersectan, esto determinar las CFM y Psentregadas.

Figura 1.35

2.8.4. Ajuste de la performance del ventilador

Hay una relacin directa entre las CFM y las rpmen un sistema. Duplicando las rpm del ventiladorse logra duplicar las CFM entregada.

Problema de muestra

Antes se habl de una curva de ventilador en 700rpm la cual tena un punto de operacin en 1 000CFM y 0.25 Ps. Qu rpm requiere para mover 2000 CFM a travs del mismo sistema?

Solucin:

En todo sistema, las CFM son directamenteproporcionales a las rpm.

rpm2 = rpm1 x (CFM2 /CFM1) = 700rpm x (2 000 CFM / 1 000 CFM) = 1 400 rpm.

Esto tiene como resultado un desplazamientosobre la curva de resistencia del sistema de 700rpm a 1 400 rpm.


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Note que hemos duplicado el flujo de aire de 1 000CFM a 2 000 CFM, lo cual demandar que la Psaumente de 0,25 a 1. Recuerde que no se ha

modificado el sistema solo se ha aumentado lavelocidad. Adems se cumple que:

Ps2 = Ps1 x (CFM2 / CFM1)2= Ps1 x (rpm2 /rpm1)2

Para nuestro ejemplo:

Ps2 = 0,25 x 1 400rpm / 700 rpm)2 = 1

Esto verifica el punto de operacin en la curva de

1 400 rpm (2 000 CFM en 1 Ps).

2.8.5. Mantenimiento

1. No es recomendable utilizar los ventiladorescentrfugos de labes curvados hacia adelantecon aire polvoriento, ya que las partculas seadhieren a los pequeos labes curvados ypueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo

fuera del punto de proyecto. Adems, como sucaracterstica de potencia absorbida crecerpidamente con el caudal, ha de tenersemucho cuidado con el clculo de la presinnecesaria en la instalacin para nosobrecargarlo. En general son bastanteinestables funcionando en paralelo vista sucaracterstica caudal-presin.

2. Evite obstruir los ductos, colocar codos dediseo inapropiado o dampers mal

seleccionados, etc. Ya que causarn reduccindel rendimiento, excesivo ruido e incrementode la fatiga mecnica.


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Figura 1.36

3. Un problema muy frecuente es el error en ladireccin de rotacin de los ventiladores. Losventiladores centrfugos proporcionan airean con un giro en direccin errada, solo queno va a proporcionar el caudal deseado. En unmotor trifsico hay 50% de probabilidades quesea conectado al revs.

Figura 1.37

4. Observar que los pernos de anclaje de la base

del ventilador no estn sueltos y que el eje deconexin no sufra mayor deflexin.

5. Recuerde que ventiladores sucios, llenos depolvo se desbalancean y reducen la vida tilde los rodamientos en los apoyos adems deun indeseable ruido.

Agradecimiento especial a SAEG PERU S.A.representante de GREENHECK.


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3. Compresores

3.1. Objetivo

Elevar la presin de un gas a un valor mayor que lapresin atmosfrica.

3.2. Principio de funcionamiento

Los compresores aspiran un gas a las condicionesambientales y lo comprimen elevando su presin a unvalor determinado. Este proceso de compresin es unaparte integral de los ciclos para refrigeracin y de lasturbinas a gas. Mas ampliamente usado es el aire

comprimido con que trabajan los motores de aire y lasherramientas, como martillos y taladradoras neumticas,aparatos para pintar por pulverizacin, limpieza porchorro de aire, elevadores neumticos y un sinnmero deotros trabajos. Actualmente se aplica en la automatizacinde los procesos para la produccin.

En este captulo trataremos los compresores que generanaire comprimido y stos se basan en dos principios:

3.2.1.

Principio de desplazamiento

El aumento de presin se produce cuando elvolumen ocupado por el aire se reduce.


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Figura 1.38

En la Figura 1.38, un volumen de aire V1 escomprimido mediante un mbolo hasta elvolumen V2, esto produce un incremento en lapresin y en la temperatura.

En este proceso se cumple:

2

22

1

11 ..

T

VP

T

VP= (2.1)

En donde la presin y la temperatura son valoresabsolutos.

Pabs= Pman+ Patmosfricalocal y T (K) = T (C) + 273

Despejando P2 de la ecuacin (2.1), se tiene:

1

1

2

2

12 P

T

T

V

VP = (2.2)

La relacin V1/V2 y T2/T1 son mayores que launidad, por lo que la presin final P2 es mayorque la presin inicial P1.

P2 > P1

aire

V1

T1P1

F1

A A

P2

F2

T2

V2


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La relacin que existe entre la presin final P2 y lapresin inicial P1, se llama relacin decompresin, y se da en valores absolutos.

1

2

P

Pr = (2.3)

Un inflador de llantas para bicicleta puedeconsiderarse como un simple compresor dedesplazamiento (Figura 1.39). El mbolo fijado aun vstago tubular lleva una superficie de cueroen forma de copa, que se abre al descender elmbolo.

El movimiento descendente del mbolo, originauna presin inicial. Lo suficiente como para abrirel cuero, y producir un ajuste hermtico entre stey la pared del cilindro. El aire, forzado a salir,pasa al interior del neumtico va una vlvulaantirretorno (vlvula de descarga o impulsin). Enel movimiento ascendente del mbolo se crea unvaco parcial en el interior del cilindro, quecontrae la superficie de cuero, permitiendo el pasodel aire atmosfrico al interior de ste. El cuero,realmente acta como una vlvula antirretorno(vlvula de carga o admisin) que se acciona pordiferencia de presiones.

Figura 1.39

vlvula

antirretorno

(cerrada)

junta de

cuero

aire comprimidovlvula

antirretorno

(abierta)

vstago mbolo

P < Patm

Patm

movimiento

descendente

movimiento

ascendente


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En un compresor convencional de una etapa(Figura 1.40) la rotacin del eje del compresor, seconvierte en movimiento alternativo, por medio

de una biela conectada al cigeal.

El pistn dentro del cilindro funciona de la mismaforma que el caso del inflador de llantas. Ahorabien, en lugar de utilizar un cuero como vlvula,incorpora vlvulas de aspiracin e impulsin,montadas en el propio cilindro.

En el movimiento de descenso del pistn, se creauna depresin o vaco en el interior del cilindro,de tal manera que al ser mas elevada la presin

atmosfrica, sta abre la vlvula de aspiracin ocarga y el aire entra llenando el cilindro. En la

carrera de retorno o ascendente, la presinaumenta por encima de la atmosfrica, cerrando lavlvula de aspiracin, cuando dicha presinalcanza la presin de impulsin o descarga, vencela fuerza que mantiene la vlvula de impulsincerrada, sta se abre y se produce la descarga delcompresor.

Figura 1.40

3.2.2. El principio de circulacin

En este caso se aspira y acelera el aire medianteuna rueda de alabes. Debido a un ensanchamientoen el conducto de salida, disminuye la velocidaddel aire, y al energa cintica aumentada seconvierte en presin.


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Este principio se basa en la dinmica de fluidos(ecuacin de Bernoulli), aplicada a un conducto otubera.

ctehhh VPZ =++

Cada uno de los sumandos de la ecuacinrepresenta un tipo de energa.

En la figura 2.5, se muestra un conducto pordonde circula un caudal de aire constante (Q).Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre los

puntos 1 y 2, se tiene:

ctehhhhhh VPZVPZ =++=++ 222111

Figura 1.41

Como consecuencia del ensanchamiento delconducto, se tiene:

La variacin de la energa de posicin (hZ), notiene mucha influencia, debido a que la masadel aire es despreciable.

Al disminuir la energa de velocidad (hV),debido al ensanchamiento del conducto, seincrementa la energa de presin (hp).

hZ= Energa de posicinhP= Energa de presinhV= Ener a de velocidad

h

hh

hh

1 2

h


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La energa que se pierde por friccin esinsignificante, debido a la baja viscosidad delaire.

En las siguientes Figura 1.42 y Figura 1.43, semuestra la circulacin del aire a travs de uncompresor dinmico.

Figura 1.42 Figura 1.43

3.3. Tipos de compresores

De acuerdo a su instalacin:

Compresores estacionarios: No tienen ningn tipodesplazamiento.

Compresores mviles: Se utilizan bsicamente en el r amo de la construccin o en maquinas que sedesplazan en forma constante.

Segn las exigencias referentes a la presin de trabajo yel caudal de suministro, se pueden emplear diversostipos de construccin, tal como se muestra en la Figura

1.44.

CARCASA

IMPULSOR

SUCCIN

DESCARGA


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Figura 1.44

En los compresores de desplazamiento, el aumento de

presin se produce cuando el volumen ocupado por l sereduce. Estos compresores trabajan segn el principio dedesplazamiento y se subdividen en alternativas yrotativas.

Los compresores dinmicos incorporan elementos derotacin para producir la aceleracin del aire. El aire esaspirado y comprimido como consecuencia de laaceleracin de la masa. Estos compresores trabajan segnel principio de circulacin de los fluidos. Segn diseo, loscompresores dinmicos pueden ser radiales, axiales ymezcla de los diseos anteriores.

COMPRESORES

Desplazamiento Dinmicos

De mbolo

oscilante

De mbolo

rotativo

Compresorradial

Compresoraxial

Compresorde istn

Compresor demembrana

Compresorde aletas

Compresorde tornillo

CompresorRoots


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Compresores de pistn de una etapa

Figura 1.45

El compresor de pistn es el tipo ms conocido, porque esms antiguo. Eso significa que, en ciertas circunstancias,no presenta dificultades al personal encargado delmantenimiento. Adems, su construccin es sencilla.

El pistn se mueve alternativamente entre el punto muertosuperior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI). Ladistan-cia entre dichos puntos es la carrera del pistn y esigual al dimetro de la circunferencia generada por el girodel cigeal. Estos compresores nor-malmente tienenvlvu-las autoaccionadas, las cuales funcionan pordiferencia de presin que la abren o la cierran (Figura1.46).

Vlvulade impulsino descarga

Vlvula deadmisino car a

Pistn

Biela

Ci ea

carrera

PMS

PMI

asiento

pletinas

o discos

protecci

muelles

ADMISI DESCARG

Figura 1.46


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El funcionamiento de la vlvula es asistido por pequeosmuelles que ayudan a acelerar el movimiento de cierre.Un conjunto de vlvula comprende: El asiento, la

proteccin y los discos (pletinas). Cuando el disco estacompletamente apegado a la proteccin, la vlvula estaabierta al mximo, y completamente cerrada cuandoaquella esta presionada contra el asiento. Con el objeto dedisminuir el golpeteo sobre la pletina o disco, lo msnormal es incluir un juego doble de discos en la vlvula.

Los discos ms cercanos al asiento se denominan discos devlvula y los otros amortiguadores.

Figura 1.47

1 2 Compresin

En el punto 1, el cilindro se encuentra lleno de aire. Ambasvlvulas se encuentran cerradas. El pistn se mueve haciala izquierda y el volumen de aire se reduce con elconsecuente aumento de la presin.

En el punto 2, la presin dentro del cilindro ha alcanzadola presin de apertura de la vlvula de descarga.

Volumen aspiradoV

Volumen muerto

Trabajo delcompresor

carreraPMS PMI

P2

P1

admisin

descarga

1

23

4

P

Trabajo tcnico dela compresin


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2 3 Descarga

Las vlvulas de descarga se abren justo despus del punto

2. El aire comprimido fluye hacia el depsito a travs delas vlvulas de descarga.

3 4 Expansin

Al finalizar la descarga, queda encerrado en el cilindro unvolumen muerto (Vo) a la presin de P2. El mbolo semueve hacia la derecha incrementando su volumen, locual ocasiona una reduccin en la presin.

En el punto 4, la presin dentro del cilindro permite la

apertura de la vlvula de admisin (posicin del pistn enla Figura 3.3).

4 1 Admisin

En el punto 4, las vlvulas de admisin se abren y el airefluir dentro del cilindro hasta el final de carrera en elpunto 1.

Compresor de pistn de dos etapas con refrigeracinintermedia

Figura 1.48

Aguafra

Aguacaliente

Refrigerador intermedio(intercooler)

Admisin Descarga

Primeraetapa

Segundaetapa


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En los procesos de compresin la temperatura seincrementa con la relacin de compresin.

El trabajo que realiza el compresor aumenta a medida quese eleva la temperatura. Con el objeto de limitar latemperatura y mejorar en consecuencia el rendimiento dela compresin, normalmente, se realiza sta en etapasentre cada una de las cuales se refrigera el aire.

La refrigeracin intermedia es perfecta cuando latemperatura del aire a la salida del refrigerador es igual ala temperatura del aire al final de la aspiracin y comienzode la compresin de la primera etapa.

Cuando la refrigeracin intermedia es perfecta, elconsumo de potencia mnimo se consigue s las relacionesde compresin en todas las etapas son iguales.

Por ejemplo, un compresor de dos etapas Fig. 1.49.

fim

m

f

i

m PPPP

P

P

P.

Figura 1.49

Compresor de membrana

Este compresor suministra aire exento de caiete, esalternativo de desplazamiento positivo, pero en vez de unpistn hay dentro del cilindro una membrana o diafragmaflexible. Este diafragma se puede activar mecnica o

hidrulicamente.

V

Pm

Pi

Pf

2 etapa

P

1 etapa

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134541841 Tecsup Equipos de Transporte de Fluidos

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