TRABAJO PRÁCTICO N°5: COMPRESORES

TRABAJO PRÁCTICO

N°5:

COMPRESORES

Luis Valdés-Martin Lo Presti

6°2°

Profesor Vázquez

Nota_____________

Año 2017

Trabajo Practico Compresores

Que es un compresor y como funciona?

Los compresores tienen por objeto aumentar la presión del fluido mediante una transformación de compresión que puede lograrse por distintos tipos: a émbolo, rotativos, centrífugos. Sumamente útil es el empleo de aire comprimido en máquinas y en procesos industriales y este tema se extiende también para la compresión de cualquier gas o vapor sobrecalentado, como sucede en los ciclos de refrigeración.

Para una compresión entre estados inicial y final dados, es generalmente deseable minimizar el trabajo de entrada, lo que significa aproximar el proceso real a uno reversible.

Con frecuencia el propósito de un compresor es llevar un fluido no a un estado final específico sino sólo a una presión final determinada.

¡Cuales son las consideraciones generales de cualquier tipo de compresor?

CONSIDERACIONES GENERALES PARA CUALQUIER TIPO DE COMPRESOR

Para establecer una especificación los primeros elementos a identificar en el balance de materia del proceso son las tasas de succión normal, máxima y mínima junto con las correspondientes condiciones de presión y temperatura.

La presión de descarga requerida debe ser establecida. Si fuera necesario la utilización a tasas reducidas o sobrecargadas se le debe informar al fabricante junto con la duración estimada en la que se darán estas condiciones.

Debido a que es antieconómico comprar potencia que no será utilizada por el fluido, es útil pedir al fabricante la carga máxima y las condiciones en las que el compresor se sobrecargará.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Las propiedades de los fluidos son importantes para establecer el rendimiento del equipo. Cuando sea posible, se debe poseer un análisis del fluido, y cuando éste no esté disponible debido a falta de información o confidencialidad, es necesaria una aproximación adecuada. En estas condiciones, el rendimiento real del equipo puede no contrastar con los datos de diseño debido a una desviación en los calores específicos y el peso molecular promedio. Es importante también identificar la composición y cantidad de cualquier líquido o sólido en suspensión en el gas.

Ningún fabricante diseñará para líquidos o sólidos en suspensión, sin embargo algunos equipos pueden manejar gases “sucios”. Los sólidos siempre se remueven antes de entrar a cualquier equipo de compresión utilizando un equipo lavador adecuado, ya sea húmedo o seco. En el caso de líquidos se recomienda la utilización de separadores.

COMPRESIBILIDAD

La compresibilidad del gas tiene un papel importante en la capacidad de un compresor. Por ésto, es bueno poseer los valor del factor de compresibilidad a varias temperaturas y presiones dentro del rango de operación. Cuando sea posible, se recomienda una curva de compresibilidad.

En el caso de que no se posea una información específica pero la compresibilidad se anticipe como un factor a considerar, deben hallarse valores aproximados.

Algunos fabricantes utilizan como factor de compresibilidad la media entre las condiciones de entrada y descarga.

NATURALEZA CORROSIVA

Los fluidos corrosivos o contaminantes deben ser especificados al fabricante. A pesar de que la corriente de gas principal pueda no ser corrosiva, los contaminantes corrosivos que puedan existir deben tenerse en cuenta. Por ejemplo, existe una gran diferencia entre utilizar cloro gaseoso totalmente seco a cloro con una humedad de 5 ppm.

La corrosión del gas debe tenerse en cuenta al elegir los materiales así como los sellos y lubricantes.

HUMEDAD

La humedad en una corriente de gas puede ser vapor de agua del aire o de una unidad lavadora o podría ser algún otro vapor condensable arrastrado por el gas. Es importante a la hora de calcular el volumen del compresor conocer la humedad (o vapor condensable).

CONDICIONES ESPECIALES

En ciertas ocasiones los procesos pueden tener condiciones que restringen la flexibilidad en la selección del equipo. Éstas pueden ser, por ejemplo, limitaciones en la temperatura por formación de polímeros, reacciones químicas, problemas en la lubricación, condiciones explosivas, etc.

Cualquier caída máxima de presión entre etapas debe ser especificado. Generalmente un valor entre 3 y 5 psig puede ser tolerado para la mayoría de las condiciones. A medida que aumenta este valor será mayor la potencia que se debe entregar.

Cuales son las etapas de compresión?

Prácticamente, la compresión de los gases no se rige exactamente por las leyes del proceso adiabático ni por las del isotérmico, sino por las del politrópico. Lo ideal es poder comprimir en régimen isotérmico, porque el trabajo de compresión es mínimo. En efecto, el referido trabajo viene dado por el área correspondiente al ciclo de compresión en un diagrama V- P.

p[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

[pic 9]

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                                      V

p[pic 18][pic 19]

[pic 20]

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[pic 35][pic 36]

                                      V

A igualdad de otras condiciones, el área W será mayor para el caso adiabático, pues las ecuaciones que relacionan la presión con el volumen son:

                        Para las isotermas:         p.V = cte

                        Para las adiabáticas:     p.Vk = cte   (k>1)

Por ello, la compresión se efectúa en la práctica, procurando que el cilindro pierda el calor desarrollado en la compresión, para lo cual se le rodea de un líquido refrigerante en circulación. Sin embargo, es imposible evitar un cierto calentamiento del gas, especialmente cuando se trata de alcanzar grandes presiones en una sola fase (con una sola compresión), pues entonces es mucho el calor desarrollado, muy pequeña la superficie de enfriamiento y muy poco el tiempo de que se dispone para la disipación del calor.

Por lo que antecede, y por ciertas razones constructivas, los compresores para altas presiones se fraccionan de forma que trabajen en varias fases sucesivas. Aparte de las ventajas de construcción y rendimiento global a que ésto puede dar lugar, es interesante porque permite lograr que el gas llegue a la presión final muy poco caliente.

En efecto, en vez de comprimir de p1 a p4 directamente, con un solo cilindro y émbolo, con lo cual casi todo el calor desarrollado quedaría en el gas comprimido, se fracciona al calor total repartiéndolo entre varios cilindros. Para el razonamiento que sigue es útil la siguiente figura:[pic 37]

[pic 38]

El gas penetra en el primer cilindro a la presión ordinaria p1 y a la temperatura ambiente T1, y sale comprimido a la presión p2 y a la temperatura T2, según la ley de los procesos adiabáticos (o uno politrópico muy próximo a éste, porque la pérdida de calor en los cilindros sería muy pequeña). El gas que sale del primer cilindro pasa por un serpentín refrigerante, que vuelve su temperatura a T1, yendo seguidamente al segundo cilindro, donde vuelve a elevarse su presión (también poco menos que adiabáticamente)desde p2 a p3. Si ocurre que p3 / p2 = p2 / p1, el gas al salir del segundo cuerpo a la presión p3, tendrá también T2 grados. Pasándolo ahora por otro refrigerante, se consigue que vuelva a bajar su temperatura a T1 grados. Entra, por fin, en el tercer cilindro, donde se comprime hasta p4 y vuelve a elevarse su temperatura a T2 (supuesto que p4 / p3 = p3 / p2), después de lo cual un nuevo refrigerante hace bajar su temperatura a T1 grados. Por las condiciones finales del gas (p4, T1) es como si se hubiera corrido isotérmica-mente desde p1 a p4; pero si se sigue el proceso gráficamente en la siguiente figura:[pic 39]

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