IMPULSIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES

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1 IMPULSIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES
Mecánica de fluidos TEMA 2 IMPULSIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES Autores: I. Martin; R. Salcedo This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.

2 Equipos de impulsión de gases
Ventiladores (Q ↑↑↑, DP ~ cm H2O) Soplantes (DP de hasta ~ 2 bar) Compresores (DP a partir de ~ 2 bar)

3 Carrera PMS PMI Descarga Vh Volumen de embolada cilindrada Admisión PD
PA Admisión

4 Carrera PMI PMI Descarga Volumen Vh muerto Volumen de embolada
cilindrada PD PA Admisión

5 p 2 p2 pD Línea de compresión 1 pA V2 V1 V Descarga PMI PMS Admisión

6 p V Línea de descarga 3 V3 2 p2 V2 pA pD Línea de compresión 1 V1
PMI PMS PD PA Admisión

7 p V Línea de descarga 3 V3 2 p2 V2 pA pD Línea de compresión
Re-expansión 4 1 V4 p4 V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

8 W p V Línea de descarga 3 V3 2 p2 V2 pA pD DIAGRAMA INDICADOR
Línea de compresión Re-expansión 4 1 V4 p4 Línea de admisión V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

9 Diagrama convencional indicador
Idealidad de válvulas: Presiones de admisión y descarga constantes P2 = P3 = PD P4 = P1 = PA p V Línea de descarga 3 2 p2 pA pD W Línea de compresión Re-expansión 4 1 Línea de admisión

10 Diagrama convencional indicador
Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: Presiones de admisión y descarga constantes P2 = P3 = PD P4 = P1 = PA p V Línea de descarga 3 2 p2 pA pD W Línea de compresión Re-expansión 4 1 Línea de admisión

11 Diagrama convencional indicador
Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: Presiones de admisión y descarga constantes P2 = P3 = PD P4 = P1 = PA p V Línea de descarga 3 2 pA pD W Línea de compresión Re-expansión 4 1 Línea de admisión

12 p V 3 2 p2 pA pD 4 1

13 En Compresión: Masa descargada y Masa Residual Volumen Muerto
MD + MR En Re-expansión: Masa Residual del Volumen Muerto MR 0, si volumen muerto nulo p V 3 2 pA pD 4 1

14 para energía compresión
Equivalente a la no existencia de volumen muerto para energía compresión p n pA pD 1 2 3 4

15 FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES
Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES Isoterma: Compresión TA constante (pA·V1 = pD·V2 = cte) p n pA pD TA Wci isotermo

16 FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES
Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES Isoterma: Compresión TA constante (pA·V1 = pD·V2 = cte) - Isoentrópica: Compresión adiabáticamente reversible (pA·V1g = pD·V2g = cte) P·ng =cte p n pA pD TA Wci isotermo Wci adiabático

17 n P·ng =cte p TA pD pA Wci adiabático
Si se aplica Bernoulli aun sistema isoentrópico Si se aplica un balance de energía a un sistema isoentrópico

18 ¿Y si el proceso es adiabático irreversible?
n pA pD TA P·ng =cte Wci adiabático ¿Y si el proceso es adiabático irreversible? Ds > 0

19 n COMPRESIÓN POLITROPICA Con refrigeración del cilindro
p·nn =cte; 1<n<g P·ng =cte p n pA pD TA

20 Potencias y rendimientos
Trabajo isotermo, WT Trabajo isoentrópico, Ws Trabajo adiabático irrev.Wad Trabajo politrópico, Wn Trabajo indicado o real, Wi Trabajo total de accionamiento Wa Rendimiento isoentrópico Rendimiento mecanico Rendimiento total

21 Rendimiento Volumétrico
p V W pA pD 1 2 3 4 Volumen real que aspira Volumen que aspiraría si e = 0

22 Compresión escalonada
PA, TA PD, TD PA, TA PD1, TD1 PD1, TA PD2, TD2 PD2, TA PD3, TD3 PD3, TA PD, TD4

23 p n TA pD W etapa 4 pD1 pD2 pD3 W etapa 3 W etapa 2 W etapa 1 pA

24 Ventiladores, Soplantes y Compresores
Ventiladores: DP ~ 100 cm H2O Soplante: DP ~ 2-4 bar Compresor: DP > 2-4 bar APENAS COMPRIME EL GAS TRATAMIENTO INCOMPRESIBLE

25 Ventiladores centrífugos axial

26 Soplantes Desplazamiento * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo positivo líquido

27 Soplantes Desplazamiento * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo positivo líquido

28 Soplantes Desplazamiento * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo positivo líquido

29 Soplantes Para hacer vacío
Desplazamiento * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo positivo líquido Para hacer vacío

30 Compresores Alternativos *centrífugos (varias etapas) * rotativos
turbocompresores

31 Compresores Alternativos *centrífugos (varias etapas) * rotativos
turbocompresores

32 Compresores Alternativos *centrífugos (varias etapas) * rotativos
turbocompresores entrada salida

33 Velocidad de giro variable
Compresores Alternativos *centrífugos (varias etapas) * rotativos turbocompresores Velocidad de giro variable Sistema Inverter

34 Eyectores P1>P3>P2 El flujo secundario es arrastrado subsónico
Se mezclan supersónico P1 P3 SHOCK La boquilla primaria se comporta como una conducción convergente divergente: Subsonico en la zona convergente Sonico (M=1) en la garganta Supersonico en la zona divergente

35 Eyectores