Clase Tema 2 Parte 1

Realizado por: Ing. Cesar Torrellas 1

Tema 2. Equipos en Instalaciones y Procesos Industriales-Compresores


Compresores

Dentro de las aplicaciones industriales,los componentes que utilizan fluidos apresión van tomando una granpreponderancia y su aceptación seuniversaliza cada vez mas a medida quese van desarrollando nuevasaplicaciones.

Es por esta razón que el aire comprimidose ha convertido en la segunda fuente deenergía utilizada en la industria, despuésde la energía eléctrica, debido a suvelocidad y rapidez de respuesta detrabajo .

Introducción


Compresores

Un compresor es una máquinaque eleva la presión de un gas, unvapor, o una mezcla de gases yvapores.

Son maquinas de flujo continuo endonde se transforma la energíacinética (velocidad) en Trabajo(presión).

Definición


CompresoresPresión del Gas

La presión se define como la fuerza que actúa sobre unidad de superficie.

Donde P para el sistema inglés tiene las unidades de (lbf/in2) y para elsistema internacional es (kgf/cm2 o Pascales).

La presión es usualmente medida por un manómetro que registra ladiferencia entre la presión en un recipiente y la presión atmosférica.

La presión tomada en el manómetro no es la presión verdadera, paraobtener la presión verdadera es necesario adicionar la presión manométrica:

manAtmTOTAL PPP


CompresoresCapacidad

Capacidad es el parámetro básico para la especificación de loscompresores y es la cantidad de aire en la unidad de tiempo quesuministra el compresor entre las presiones de trabajo.

Las unidades que se maneja generalmente entre los fabricantes deequipos son:Sistema Inglés: CFM ( Cubic Feet Per Minute o Pies Cúbicos porMinuto) o también se les simboliza como PCM.Sistema internacional: m3/ min. (Normal Cubic Meter Per Minute)


CompresoresUnidades de Medición

SCFM o PCMS: Pies cúbicos por minuto estándarSe refiere al aire atmosférico a condiciones estándar que son:

-14.696 PSIA ó 1.01 Bar- 60° F ó 16° C- 0% Humedad relativa (H.R)

NCFM o PCMN: Pies cúbicos por minuto normalSe utiliza para referirse a las condiciones normales de aire atmosférico, a saber.

- 14.696 Psia ó 1.01 Bar- 68° F ó 20° C- 36% Humedad relativa (H.R)

Las siguientes unidades son importantes al momento de realizar un cálculo otener en cuenta al momento de una revisión del mecanismo, para saber a quécondiciones esta considerado el equipo.


CompresoresUnidades de Medición

ACFM o PCMA: Pies cúbicos por minuto actualReferido para indicar el aire realmente entregado a las condiciones deadmisión del compresor, o sea a las condiciones del sitio de funcionamientodel equipo, tomando antes del filtro de admisión.

ICFM o PCME: Pies cúbicos por minuto a la admisión o entradaSe refiere al aire atmosférico suministrado por el equipo, tomado en laadmisión, o sea después del filtro.

En conclusión, dependiendo del prefijo que denote la unidad de caudal seestablecen las condiciones del cálculo: S: Condiciones estándar (Norma América) N: Condiciones normales (Norma Europea) A: Condiciones actuales (Medio ambiente en el sitio de instalación del

compresor) I: Condiciones a la admisión (en la brida de la admisión)


Compresores

Propósito de la compresiónLa compresión de aire tiene un propósito básico que es el desuministrar un gas a una presión más alta del que originalmenteexistía.

El incremento de presión puede variar de unas cuantas onzas a milesde libras por pulgada cuadrada (PSI) y los volúmenes manejados deunos pocos pies cúbicos por minuto (CFM) a cientos de miles.

La compresión tiene los siguientes Propósitos: Transmitir potencia para herramientas neumáticas. Aumentar los procesos de combustión. Transportar y distribuir un gas. Hacer circular un gas en un proceso o sistema. Acelerar reacciones químicas.


Compresores

Métodos de compresiónSe usan cuatro métodos para comprimir un gas. Dos están en la claseintermitente y los otros dos en la clase de flujo continuo, estos métodos son:

1. Atrapar cantidades consecutivas de gas en algún tipo de encerramiento orecipiente y reducir el volumen incrementando la presión para después desalojarel gas del encerramiento.

2. Atrapar cantidades consecutivas de gas en algún tipo de encerramiento ocontenedor, trasladarlo sin cambio de volumen a la descarga y comprimirlo porcontra flujo.

3. Comprimir el gas por la acción mecánica de un impulsor o un motor conpaletas en rápida rotación, que imparten velocidad y presión al gas que estafluyendo.

4. Alimentar el gas en un chorro de alta velocidad del mismo o diferente gas yconvertir la alta velocidad de la mezcla a presión en un difusor.


Compresores

Métodos de compresión

Los compresores que usan los métodos 1y 2 son de la clase intermitente y seconocen como compresores dedesplazamiento positivo.

Aquellos que usan el método 3 se conocencomo compresores dinámicos y losempleados en el método 4 se denominaneyectores.


Compresores

Compresores de Desplazamiento Positivo

Se subdividen en dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorios.

El compresor reciprocante tienen uno o más cilindros en los cuales hay unpistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumenpositivo en cada carrera.

• Actúan reduciendo el volumen ocupado por el gas

• Dotados de válvulas de admisión y salida, y el pistón

• El problema son los cierres mecánicos (lubricación)


CompresoresEl Compresor Reciprocante

1) Los compresores reciprocantes abarcanuna capacidad muy pequeña hasta unos3000 PCMS.

2) Para equipo de procesos no se utilizanmucho los tamaños grandes y se prefierenlos centrífugos. Si hay alta presión y un gastomás bien bajo, se necesitan losreciprocantes.

3) El número de etapas o cilindros se debeseleccionar con relación a las o temperaturasde descarga, tamaño disponible para loscilindros y carga en el cuerpo o biela delcompresor.


CompresoresEl Compresor Reciprocante

Se muestra el esquema de un compresorde émbolo típico. Es en esencia unamáquina con un mecanismo pistón-biela -manivela.

Todos los compresores son accionados poralguna fuente de movimiento externa. Locomún es que estas fuente de movimientosean motores, lo mismo de combustióncomo eléctricos. En la industria se muevencompresores accionados por máquinas devapor o turbinas.


Compresores

Compresores de Desplazamiento PositivoLos rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas opaletas y anillos de liquido. Cada uno con una carcasa, o conmas elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como loslóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cadarotación.

• Crean una cámara de admisión que reduce el V en el proceso• Tornillo sin fin• Pueden trabajar a vacío (hasta 2 psia) invirtiendo el sentido


Compresores

Compresor Rotatorio

El más antiguo y conocido es el delóbulos, el cual dos o tres rotores en formade •8• se acoplan entre sí y se impulsancon engranes de sincronización montadosen cada eje.

Los sopladores de lóbulos van desdeunos 2 SCFM, hasta los 20000 SCFM.


CompresoresCompresor Rotatorio


CompresoresCompresor de Tornillo

Esquema de Funcionamiento


CompresoresCompresores Dinámicos o de desplazamiento no positivo o Centrífugos

Los compresores Dinámicos son delos más utilizados en la industria,porque su construcción sencilla, librede mantenimiento y permite unfuncionamiento continuo durantelargos periodos.

El compresor centrifugo más sencilloes el suspendido, de una sola etapa.

Los hay disponible para flujo desde3000 hasta 150000 PCMS o SFCM.


CompresoresCompresores Rotativos de flujo axial

• Funcionamiento inverso al de una turbina• El movimiento de los álabes crea un gradiente de P de dirección axial•La Ecin se transforma en Epresión• Los álabes fijos detienen el fluido• Se emplean para flujos importantes de P

no muy elevada (30-80 psia) descarga• Relación de compresión 1.2-1.5 por etapa y 5-6.5 por compresor

En estos compresores, el flujo del aire es paralelo al eje o al árbol del compresor y no cambia de sentido como en los centrífugos de flujo radial


CompresoresCompresores Rotativos de flujo Radial

CENTRÍFUGOS (flujo radial)• El fluido aumenta su E a medida que recorre el álabe y se amplia el camino de flujo para transformar la Ecin en Epresión• La aleta del difusor es la que detiene al fluido. La presion que manejan es mayor que la de los Rotativos axiales.• No cierres, mejor mantenimiento y menos rozamientos

Las velocidades periféricas delas secciones medias de entraday salida son sustancialmentediferentes.Este Compresor cuenta con una pieza rotatoria y no requiere de aceite lubricante ni de sellos de gas


CompresoresEyectores

• Compresión de un vapor/gas utilizando la expansión de otro•Consumen vapor vivo (normalmente 30-35 bar)

•No tienen piezas móviles •Mezclan vapor vivo con el fluido de proceso• Grandes caudales, bajas presiones (pero...) • La tobera tiene unos márgenes estrechos de operación • Pueden utilizarse en serie (vacío: 2 etapas → 10 mmHg; 5 etapas 0.05 mmHg). • Utilización prioritaria en vacío


CompresoresEyectores

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