Resumen de procesos Unitarios

RESUMEN DE OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS

COMPRESORES

Historia

Desde una perspectiva orgánica, el primer compresor de aire utilizado por los humanos son los humanos. El primer compresor que se desarrolló en 1500 D.C, consistía en una bolsa flexible que al ser aire liberaba aire comprimido (era para ayudar a mantener las altas temperaturas de los hornos que se usaban para la fundición). Así mismo al pasar de los años, el compresor ha tenido mejoras, que ahora en la actualidad los compresores se han expandido, el cual es común que empresas grandes, pequeñas y en casas se utilizan.

Funcionamiento de un compresor

El compresor de aire es una maquina diseñada para aumentar la presión del aire a través de la compresión del gas en un espacio confinado, permitiendo el transporte de un caudal que sea capaz de traspasar energía.

Tipos de compresores

1. Compresores de desplazamiento positivo: poseen dimensiones fijas, y por cada movimiento del eje de un extremo al otro se mantiene la misma reducción en volumen y el correspondiente aumento de presión y temperatura.

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1. Compresores rotativos: su principal característica es el uso de rotores para trabajar.

• Lóbulos: también conocidos como Roots, son aquellos compresores de aire de desplazamiento positivo-rotativos que poseen dos rotones en forma de ocho (lóbulos) que giran sincronizada mente una contra uno.

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El funcionamiento de este compresor se basa en el giro ordenando e inverso de ambos rotores de la carcasa, que a su vez, forman concavidades o cámaras en las cuales desplaza el gas de un extremo a otro.

CARACTERISTICAS:

• Producen altos volúmenes de aire seco a relativamente baja presión
• Este sistema es muy simpe y su funcionamiento es muy parecido a la bomba de aceite del motor de un auto donde se requiere un flujo constante
• Los lóbulos solo desplazan el gas, no lo comprimen

• Tornillo: son conocidos usualmente por el nombre de helicoidales. Su funcionamiento se basa prácticamente en dos rotores(uno macho y otro hembra) paralelos y horizontales en forma de tornillos que giran en sentido contrario en el interior de la carcasa, formando cámaras de trabajo que desplazan el aire de un punto a otro [pic 3]

CARACTERISTICAS:

• Silencioso, pequeño, bajo costo.
• Flujo continuo de aire o Fácil mantenimiento.
• Presiones y volúmenes moderados.

Existen dos tipos de compresores de tornillo:

❏ Húmedos: Los dos rotores trabajan en contacto con el aire y el lubricante, por lo que, posterior al escape del gas este necesita ser limpiado.

❏ Secos: Los dos rotores trabajan solamente en contacto con el aire, y no poseen una lubricación que contamine el gas. Solamente los engranajes con impulsan los tornillos son lubricados, pero estos, no están en interacción con el aire

• De Paletas  Un diseño interesante de los compresores de desplazamiento positivo-rotativos, es el que usa un rotor compuesto de paletas deslizables que gira excéntricamente por dentro de la carcasa, la cual, al ser hueca circularmente, las paletas salen y entran del rotor, cambiando  el  área  de  almacenamiento  del  gas.  Dichas  cámaras  toman  el  aire  y  lo comprimen desplazándolo hacia el escape.

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                        CARACTERISTICAS

• Silencioso y pequeño.
• Flujo continuo de aire.
• Buen funcionamiento en frío.  
• Sensibles a partículas y tierra.
• Fácil mantenimiento.
• Presiones y volúmenes moderados.

• De Scroll:Los  compresores  de  desplazamiento  positivo-rotativos  de  Scroll  no  son  muy conocidos normalmente, pero, tienen una aplicación típica en las aplicaciones exentas de aceite. El compresor Scroll se puede considerar como la última  generación de los compresores rotativos de paletas,

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1. Compresores Reciprocantes

     Los  compresores reciprocantes,  son también  nombrados  alternativos,  y  dentro de  ellos se encuentran los que emplean pistones, y los que trabajan con membrana.  

• De Pistones

     Los compresores de desplazamiento positivo-reciprocantes de pistón son esos que usan un sistema de pistón para comprimir el aire.

     El  funcionamiento  de  este  tipo  de  compresores  es  similar  al  de  un  motor  de combustión interna, pero en este caso, no existe una combustión que mueve al pistón, sino que, es el pistón quien se encarga de mover el aire a comprimir.

     En las siguientes ideas se explica brevemente cómo trabaja un compresor de pistón:

1) El fluido entra a una cámara cerrada de volumen variable.

2) Mediante la entrega de trabajo desde el exterior se reduce el volumen de la cámara, por medio de una compresión de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal.

3) Se extrae el gas con volumen específico reducido, y con mayor presión.

4) El procedimiento se repite indefinidamente.

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Los compresores de pistón se clasifican de cuatro maneras diferentes:  

❏ De simple efecto.

     Un compresor de pistón de simple efecto, se define cuando la compresión del aire se realiza en una sola de las caras del pistón.

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❏ De doble efecto.

     Un compresor de pistón de doble efecto, se define cuando la compresión del aire se realiza en una  sola cámara de compresión pero con los  dos lados o caras del  pistón.

[pic 8]

❏ De etapas múltiples.

     Se  componen  de  elementos  superpuestos  de  diámetros  diferentes,  que  se desplazan  en  cilindros  concéntricos.  El  pistón  de  mayor  diámetro  puede  trabajar  a simple o doble efecto, pero los otros pistones no porque lo harán en simple efecto. Esta disposición es enormemente utilizada por los compresores de alta presión.  

 [pic 9]

❏ De pistón diferencial.

     Un  compresor  de  pistón  diferencial  posee  un  sistema  de  doble  efecto, exceptuando que, trabaja con diámetros diferentes, para conseguir la compresión en dos etapas.

[pic 10]

• De Membrana:  Los  compresores  de  desplazamiento  positivo-reciprocantes  de  membrana,  son compresores  que persiguen  los principios  de funcionamiento  de los  compresores  de pistón.  Consisten en una membrana adherida a una biela sobre un eje motor excéntrico. Los compresores de membrana son usualmente usados en situaciones donde no se requiera contaminación del aire, debido a que la lubricación de las partes móviles está fuera del contacto con el gas. Como por ejemplo en la medicina y en ciertos procesos químicos.

[pic 11]

• Compresores Dinámicos

     Los  turbocompresores  dinámicos  funcionan según el principio de la dinámica de los fluidos, en donde el aumento de presión no se obtiene a través del desplazamiento y reducción de volumen, sino por efectos dinámicos del aire, en  otros términos: el aire se  pone en circulación por medio  de una o varias ruedas de turbina.

 [pic 12]

CARACTERISTICAS

❖ El gas o aire sale libre de aceite.

❖ Un flujo constante de aire.

❖ Caudal de flujo es variable con una presión fija.

❖ El caudal es alto a presiones moderadas y bajas.

❖ Funciona en seco.

• De Flujo Axial

     Los turbocompresores de aire dinámicos de flujo axial, con máquinas que consisten en una serie de rodetes consecutivos con álabes que comprimen el aire.

[pic 13]

     Estos compresores de flujo axial, debido a su suministro de gran cantidad de m3/min, y baja presión, están limitados a aplicaciones para procesar aire. No son de uso común en la industria.

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