compresores

7/17/2019 Compresores

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COMPRESORES

Los compresores son máquinas que elevan la presión de un gas, un vapor o una mezcla degases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismodurante su paso a través del compresor. Los compresores se clasifican generalmente comomaquinas de alta presión.

Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases yvapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común es el compresor de aire, quesuministra aire a elevada presión para transporte, pintura a pistola, inflamiento deneumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y perforadoras. tro es el compresor derefrigeración, empleado para comprimir el gas del vaporizador. tras aplicaciones a!arcan procesos químicos, conducción de gases, tur!inas de gas y construcción.

Los compresores se diferencian por su caudal o por su relación de compresión.

La relación de compresión es un número adimensional que relaciona las presiones deentrada y salida del aire del compresor, es decir, informa del aumento de presión que provoca el compresor.

"l caudal es la cantidad de aire comprimido que nos proporciona el compresor en unaunidad de tiempo, es decir, la cantidad de aire del que se puede disponer.

#anto el caudal, como la relación de compresión que proporciona un compresor, de!en ser

adecuados al consumo de aire que requiere el circuito.

TIPOS DE COMPRESORES

"n el mercado se encuentran diferentes modelos de compresores. $stos se agrupan !a%o dos principios de funcionamiento.

&ompresores 'lternativos( La compresión se realiza al aspirar aire de un recinto herméticoy reducir su volumen hasta alcanzar la presión deseada.

&ompresores )otativos( *asan su principio de funcionamiento en las leyes de la dinámicade fluidos. #ransforman la energía cinética de un fluido en energía de presión.

&on los diferentes modelos que e+isten en el mercado para cada uno de los dos tipos decompresores, se puede esta!lecer un esquema de visión general como el siguiente(



Compresores de émbolo

on los más utilizados, de!ido a su precio y a su fle+i!ilidad de funcionamiento, es decir, permiten tra!a%ar con caudales de diferentes magnitudes y con un amplio rango de relaciónde compresión.

Fig. 1: Compresor de embolo

"l funcionamiento de este tipo de compresores es muy parecido al de un motor de unautomóvil. Un e%e, en el que va una manivela -cige/al0, acciona la !iela que produce unmovimiento alternativo en el pistón. 'l !a%ar el pistón, entra aire por la válvula deaspiración. "n ese momento la válvula de salida está cerrada. &uando el pistón desciendehasta el punto muerto inferior, las dos válvulas se cierran. "n este momento comienza lacompresión del aire que ha entrado al cilindro, de!ido al inicio del ascenso del pistón.&uando este aire se ha comprimido hasta el má+imo, entonces se a!re la válvula de salida1el aire comprimido es descargado en el depósito y comienza a via%ar hacia el circuito através de los conductos del mismo.

e puede utilizar tanto para equipos estacionarios como móviles, en una gran variedad detama/os. Los más grandes pueden llegar a entregar caudales superiores a los 233 m45min.Las presiones suelen alcanzar los 678 !ares.

9ara alcanzar mayores presiones y aumentar el rendimiento, algunos compresores disponende varios pistones -compresores multietapas0 dispuestos en serie. "l aire que sale de una



etapa se vuelve a comprimir en la siguiente, hasta alcanzar presiones cercanas a los :33 !ares.

Fig. 2: Compresor de embolo de 2 etapas

Compresor de Membrana

u funcionamiento es similar a los de ém!olo. Una mem!rana se interpone entre elaire y el pistón, de forma que se aumenta su superficie útil y evita que el aceite de

lu!ricación entre en contacto con el aire estos compresores proporcionan airelimpio, por lo que son adecuados para tra!a%ar en industrias químicas o alimentarias.

;ormalmente no superan los 43m45h de caudal. e utilizan para presiones inferioresa los 8 !ares.



Fig. : Compresor de Membrana

Compresores Rotati!os

Fig. ": Compresor rotati!o

Los compresores rotativos consiguen aumentar la presión del aire mediante el giro de unrotor. "l aire se aspira cuando el rotor gira en un determinado sentido y después se

comprime dentro de la cámara de compresión que se origina en el compresor.

<entro de este tipo de compresores se pueden distinguir muchos tipos. Los más importantesson los siguientes(

Compresor rotati!o de paletas



"stos compresores están constituidos por un rotor e+céntrico que gira dentro de un cártercilíndrico. "ste rotor está provisto de aletas que se adaptan a las paredes del cárter,comprimiendo el aire que se introduce en la celda de má+imo.

;ecesitan lu!ricación para las piezas móviles, reducir el rozamiento de las paletas yme%orar la estanqueidad.

uelen utilizarse en campos o instalaciones que e+i%an caudales inferiores a =23m45h y presiones má+imas de 8 !ares.

on muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal prácticamente constante.

Compresor tipo Roots #$%b&los'

"stos compresores no modifican el volumen de aire aspirado. Lo impulsan. La compresiónse efectúa gracias a la introducción de más volumen de aire del que puede salir. Loscaudales má+imos está entorno a los =233m45h. Las presiones no suelen superar los =7:

>ig. 2.&ompresor de 9aletas



!ares.

u principio de funcionamiento se !asa en aspirar aire e introducirlo en una cámara quedisminuye su volumen. "stá compuesto por dos rotores, cada uno de los ála!es, con unaforma de sección parecida a la de un ocho. Los rotores están conectados por dos ruedasdentadas y giran a la misma velocidad en sentido contrario, produciendo un efecto de !om!eo y compresión del aire de forma con%unta.

>ig. 6.&ompresor tipo )oots

Compresor de tornillo

on relativamente nuevos y, además, caros, aunque de!ido a su !a%o desgaste, a largo plazoson muy venta%osos.

on muy silenciosos y proporcionan unos caudales de hasta ? m45min, %unto con una

presión que oscila entre los 8 y los =@ !ares.

>uncionan mediante dos rotores helicoidales paralelos, que giran en un cárter en sentidoscontrarios e impulsan el aire de forma continua. "l rotor macho, conectado al motor,arrastra al rotor hem!ra como consecuencia del contacto de sus superficies, sin ningúnengrana%e au+iliar. "l volumen li!re entre ellos disminuye comprimiendo el aire

"s necesario lu!ricar las piezas móviles con aceite, para evitar severos desgastes yrefrigerar los elementos. "ste aceite se de!erá separar del aire comprimido mediante unseparador aire7aceite. 9ueden dar caudales elevados, :@.333m45h y presiones cercanas a los

=3 !ares. #am!ién se pueden colocar en serie varias etapas, llegando a presiones de 43 !ares.



Fig. (. Compresor rotati!o de Tornillo

Compresor Radial

e !asan en el principio de la compresión de aire por fuerza centrífuga y constan de unrotor centrífugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando aire en sentido a+ial yarro%ándolo a gran velocidad en sentido radial. La fuerza centrífuga que actúa so!re el airelo comprime contra la cámara de compresión.

9ueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose presiones de?7=: !ares y caudales entre =3.333 y :3.333m45h. on máquinas de alta velocidad, siendoesta un factor fundamental en el funcionamiento ya que está !asado en principiosdinámicos, siendo la velocidad de rotación del orden de las =2.333 a :3.333 r.p.m.

>ig. ?. &ompresor )adial

T&rbo)ompresores



on máquinas de flu%o continuo en donde se transforma la energía cinética -velocidad0 en presión.

"stos componentes están constituidos por uno o más rodetes y un número de pasa%esdivergentes fi%os a la carcasa, denominados difusores, en donde el fluido es desacelerado.

"l gas a ser comprimido entra por el centro de una rueda giratoria provista con ála!esradiales -rodete o impulsor0 los cuales lanzan el gas hacia la periferia mediante la fuerzacentrifuga.

'ntes de ser guiado el gas hacia el centro del siguiente impulsor, se le hace pasar por undifusor que transforma la energía cinética en presión. La relación de compresión por etapasse determina en función de los cam!ios de velocidad y densidad e+perimentados por el

fluido. Los compresores radiales se adaptan !ien a la refrigeración intermedia en cada etapao a cada grupo de ellas, con lo cual el proceso se hace más isotérmico con la consiguienteme%ora de rendimiento. Los refrigeradores son más voluminosos de!ido a que estoscompresores son muy sensi!les a la caída de presión. Los compresores radiales por de!a%ode @ !ares de presión efectiva, normalmente no se refrigeran.

Las velocidades de funcionamiento son altas en comparación con otros compresores( Lasunidades comerciales operan en su mayoría a unas :3.333 revoluciones por minuto confuerte tendencia a aumentar.

Compresores a*iales

"stos compresores se caracterizan porque el flu%o sigue la dirección de su e%e. "l compresor está formado por filas alternadas de ála!es móviles y ála!es fi%os. Los ála!es móviles seencuentran dispuestos radialmente en su rotor, mientras que los fi%os son solidarios alestator. #anto los ála!es fi%os como los ála!es móviles tienen forma aerodinámica elcon%unto de una fila de ála!es móviles y otra de ála!es fi%os es denominada AetapaB. "l



principio de funcionamiento de estos equipos es el siguiente( los ála!es móviles impartenvelocidad y presión al fluido al girar el rotor, luego en los ála!es fi%os la velocidad esconvertida en presión por e+pansión, de manera similar a como ocurre en los compresoresradiales. "l incremento de presión por etapa es por lo general relativamente peque/o1 por ello para o!tener relaciones de compresión altas, se requiere de un considera!le número deetapas.

Cientras que los compresores radiales suministran prácticamente flu%o a presión constantedentro de un amplio rango de caudales, los compresores a+iales presentan una característicade caudal constante para presiones varia!les. Los compresores a+iales, de!ido a su peque/odiámetro funcionan a mayor velocidad que los radiales para un mismo tra!a%o.Deneralmente el incremento es de un :2E. &on la e+cepción de los compresores utilizadosen los motores de aviación, la relación de compresión má+ima para cada unidad quedalimitada a 6

C+P+CID+D , PRESIO-



#a!la =. &apacidades y 9resiones de los &ompresores

Tipo de Compresor

Presi%n de Trabao

#bar' CFM

'lternativos

<e

$m!olo

= etapa 6 o 8 =8333multietap

a :33 =8333<e Cem!rana F8 =8

)otatorios

<e 9aletas 8 G3<e #ornillo =3 a 43 =@333

)oots F: ??2)adiales ? a =: :3337:33333

#ur!ocompresor 8 :3333'+iales F=@ :G3

+P$IC+CIO-ES DE $OS COMPRESORES

9lantas químicas. 'plicaciones su!marinas Hndustrias de procesamiento 9roducción de pilas eléctricas 9roducción y aplicación de gases inertes &ompresión de !iogás istemas de aire a presión para disyuntores eléctricos de alta

potencia 9rue!as de presión de componentes

9rue!as de air!ags para el sector de la automoción oplado de !otellas de 9.".#. oplado de recipientes de aluminio 'rranque de motores y tur!inas de gas.

• on parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en

cada refrigerador casero.

• e encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el &iclo

*rayton.

• e encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son

los tur!orreactores, y hacen posi!le su funcionamiento.

• e pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los

cuales mueven fá!ricas completas.

• 9ara efectuar tra!a%os de taller.

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_refrigeraci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Frigor%C3%ADfico_(electrodom%C3%A9stico)

https://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_Brayton


https://es.wikipedia.org/wiki/Turborreactor

https://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tica

https://es.wikipedia.org/wiki/Frigor%C3%ADfico_(electrodom%C3%A9stico)

https://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica



https://es.wikipedia.org/wiki/Turborreactor

https://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tica

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_refrigeraci%C3%B3n



E/ERCICIOS



F&ente:http(55mem!ers.tripod.com5eri!eraI!o5site!uildercontent5site!uilderfiles5pro !lemasccompresores.pdf

Compensa)i%n por altit&d

La capacidad de los compresores se e+presa en función del volumen de aire li!re admitido,

ya sea en pies cú!icos por minuto -&>C0 o en metros cú!icos por minuto,independientemente de la elevación so!re el nivel del mar. 'hora !ien, en términos de airecomprimido la capacidad de un compresor variará con su posición, pues a mayor alturaso!re el nivel del mar es menor la cantidad de aire comprimido producido, y de aquí que amayores elevaciones se requiere mayor capacidad que al nivel del mar para producir elmismo tra!a%o. #omando en consideración lo anterior, tenemos que evaluar un factor decompensación que nos permita la capacidad de instalación requerida. -htt80

Jagamos(

V 1 y V 1'

K olumen de aire li!re a comprimirse al nivel del mar y a una elevaciónconsiderada respectivamente -&>C0.

P1 y P1

'

K9resiones a!solutas de admisión del aire al nivel del mar y a la elevación

considerada respectivamente -9sia0.



P4 y P4

'

K 9resión a!soluta de descarga del compresor al nivel del mar y a la altura

considerada respectivamente -9sia0.

Pao y Paz K 9resiones atmosféricas al nivel del mar y a la elevación considerada

respectivamente -9sia0.

P4 g y P4 g'

K 9resión relativas de descarga -gage0 al nivel del mar y a la altura considerada

respectivamente -9sig0.

V 4 y V 4' =¿ olumenes de aire comprimido al nivel del mar y a la altura considerada

respectivamente -&>C0

9or la ley de *oyle Cariotte, podemos calcular el volumen de aire comprimido producidoal nivel del mar se tiene(

P1

V 1= P

4V

4=Cte ;de donde V

4= P

1V

1/ P

4

9ero en condiciones normales P1 y P1

'

son apro+imadamente iguales a Pao y Paz

respectivamente y además(

P4= P

4g+ P ao por lo tanto sustituyendo valores o!tenemos(

' nivel del mar( V 4=V 1( Pao

P4g+ Pao ) #1'

<e una manera similar se tiene para una elevación AzB

V 4

' =V

1

' ( Paz

P az+ P4g

' ) #2'

'hora como queremos que P4 g= P4 g'

y además como consideramos el mismo volumen

inicial en los dos casos, es decir1 que V 1=V 1'

la ecuación #2' se transforma a(

V 4

' =V

1( Paz

P az+ P4g

)



'hora !ien, V 4'

es menor que V 4 en otras pala!ras, si queremos que V

4 sea igual

a V 4'

tendremos que multiplicar V 4'

por un factor de compensación AFB mayor que la

unidad es decir(

V 4= F ∗V 4'

<espe%ando F y sustituyendo los valores dados por -=0 y -:0 o!tenemos(

F =V

4

V 4' =( Pao( P4 g+ Paz)

Paz( P4 g+ Pao))"%emplo(

e requiere producir un gasto de = 333 &>C de aire a una presión de =33 9sia en un lugarlocalizado a =3 333 ft de altura so!re el nivel del mar donde la presión atmosférica tiene unvalor de =3,=8 9sia M<e qué capacidad de!erá ser el compresor instalado para satisfacerestos requerimientosN

F =V

4

V 4

' =( 14,7 [ Psi ] (100 [ Psia ]+10,17 [ Psia ] )

10,1 [ Psi ] (100 [ Psia ]+14,7 [ Psi ] ) )=1,39

9or lo tanto el volumen requerido a =3 333 OftP de elevación(

V 4= F ∗V 4' =1,39∗1000 [CFM ]=1390 [ CFM ] .

#a!la =. 9resiones atmosféricas a distinta altura



Perdidas de presi%n en t&ber0as

i después de analizar las características del proyecto a realizar se llegó a la conclusión deque la me%or opción en la producción de aire comprimido es la instalación de una casacentral de compresores, esto implicara tam!ién la instalación de tu!ería o una red dedistri!ución de aire comprimido dependiendo de los requerimientos de la o!ra.

La selección de las tu!erías que transmiten aire comprimido de!e reci!ir las mismasconsideraciones que las tu!erías que transportan agua. 9or lo que respecta a la fricción,motivada por ésta, se genera una caída de presión entre el compresor y el e+tremo de lalínea.

La selección del diámetro de la tu!ería es un compromiso entre los costos implicados en lacompra de la misma, y el costo de los consumos de energía no aprovechada. <e esto, sedesprende que es posi!le calcular el diámetro de tu!ería más económico para un caso dado,lo cual realizaremos posteriormente. 9or lo pronto, se esta!lece que son acepta!les las

caídas de presión por fricción en el rango de 4E al ?E de la presión de descarga delcompresor.

Perdidas por ri))i%n:

&omportándose el aire como el agua dentro de las tu!erías, resulta fácil percatarse que la pérdida por la fricción en las tu!erías que conducen aire comprimido se calcula !a%o losmismos principios empleados para el agua. iendo esto así, tomaremos la fórmula deJazen7Qiliiams para calcular la pérdida por fricción.



H f

L =(Q( 4

1.63

π 1.318C 1 D

2.63 ))( 1

0.54 )

<e esta e+presión podemos agrupar todas las constantes en una sola constante cuyo valor estaría dado por.

K = 4

1.63

π 1.318C 1

)emplazando queda(

H f =k Q

1.85

D5

L

"sta ecuación nos permite calcular la pérdida por fricción en tu!erías que conducen agua, y por lo tanto, ha!rá que hacer algunas modificaciones para emplearla a tu!erías queconducen aire comprimido. &on relación a este detalle, R'tlas &opeoR ha demostrado que

el valor de S depende de la presión inicial en la tu!ería es decir, P4 -presión de descarga

del compresor0, y tiene el valor(

S K 3.33362?5 P4

ustituido en la ecuación anterior produce(

H f =0.00658 Q

1.85

D5 P

4

L

<onde(

T K Dasto o caudal de aire li!re en &>C

L K Longitud de la tu!ería en ft

< K <iámetro de la tu!ería en pulgadas

9@K 9resión inicial de la tu!ería en psi

Jf K 9érdida de presión en L!5 ¿2



9ro!lema(

e desea transmitir =233 ft 3 /min de aire por una tu!ería de @ pulgadas de

diámetro y una longitud de @33 ft. e requiere conocer la caída de presión en la tu!ería1 sila presión inicial en la misma tiene el valor de =33 9sia.

olución(

Lb/¿2

H f =0.00658 Q

1.85

D5 P4

L=0.0006581500

1.85∗400

45∗100

=1,93¿

3I3$IO4R+FI+

5ttp:667&ant&m.)&)ei.&dg.m*68gramire96men&s6introd&))ion6)ompresor

es.5tml

5ttps:66temariosormati!osproesionales.iles.ordpress.)om62;16;6)o

mpresores<de<aire.pd

5ttp:66.monograias.)om6trabaos26bombas<=<

)ompresores6bombas<=<)ompresores.s5tml>)ompresor

5ttp:66.sapiensman.)om6ne&mati)a6ne&mati)a1"+.5tm

5ttp:66tesis.&son.m*6digital6tesis6do)s6?(@16Capit&lo.pd

http://quantum.cucei.udg.mx/~gramirez/menus/introduccion/compresores.html


https://temariosformativosprofesionales.files.wordpress.com/2013/03/compresores-de-aire.pdf


http://www.monografias.com/trabajos23/bombas-y-compresores/bombas-y-compresores.shtml#compresor


http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica14A.htm







http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica14A.htm

compresores

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