Clasificación. Aplicaciones. Selección . COMPRESORES Clasificación. Aplicaciones. Selección .

COMPRESORES Máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores.

FLUJO DE GAS DE UN COMPRESOR CENTRIFUGO

CLASIFICACIÓN DE COMPRESORES Dinámicos: Centrífugo Flujo radial. Flujo axial. Desplazamiento positivo Reciprocantes. Rotatorios

COMPRESORES DINÁMICOS CENTRÍFUGOS Produce presión al aumentar la del flujo de vapor o gas. Consta de: Impulsor. Difusor. Carcaza.

COMPRESORES CENTRÍFUGOS: Tipos de impulsores Radial Abierto Con inductor abierto Cerrado

COMPRESORES CENTRÍFUGOS: Limite de vibración permisible en el eje o en el árbol del compresor Donde: Z: Límite de vibración permisible (milésimas de pulgada)máx. 2 mils n: Velocidad en rpm.

COMPRESORES DINÁMICOS: FLUJO AXIAL El flujo de gas es paralelo al eje del compresor y no cambia de sentido Están disponibles desde unos 20000PCMS hasta mas de 400000PCMS. Producen presiones hasta 65 psig en un compresor industrial típico de 12 etapas.

COMPRESORES DINÁMICOS: FLUJO AXIAL

COMPRESORES DINÁMICOS: FLUJO RADIAL Utiliza aletas rotativas, lo que provoca una expulsión del flujo de aire en sentido radial desde sus extremos. La velocidad va de 800-900 ft/s

RADIAL: https://www.youtube.com/watch?v=zeWAjWSDX1E:

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: RECIPROCANTES O ALTERNATIVOS ÉMBOLO: Aire de 3-7 Bar Funcionan con el principio adiabático mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga. Existen dos tipos: de émbolo y de diafragma. Se clasifican como simple y doble efecto. Abarcan desde una capacidad muy pequeña hasta unos 3000 PCMS. Diafragma: Aire hasta 5 Bar

COMPRESORES RECIPROCANTES : simple y doble efecto:

COMPRESORES RECIPROCANTES DE ÉMBOLO: Mecanismo Atrapa un gas dentro del compresor Lo fuerza a ocupar un volumen menor Mientras el gas se comprime aumenta la presión

RECIPROCANTE: EMBOLO: https://www.youtube.com/watch?v=DfhclR6_KKg

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: ROTATORIOS Se desplaza en volumen fijo con cada revolución. Solo para necesidades especiales. Tienen capacidad máxima de 25000 ft3/min Se necesitan velocidades de giro muy altas Se usan principalmente como sopladores de baja presión, que comprimen el aire o gases hasta 5 a 7 psig y algunos hasta 25 psig. Se pueden agrupar en 4 tipos básicos: soplador de lóbulos, aspas o paletas deslizables, espiral rotatorio y bomba de anillo de liquido.

SOPLADOR DE LÓBULOS Dos o tres rotores en forma de «8» se acoplan entre si y se impulsan engranajes de sincronización montados en cada eje. Van desde los muy pequeños: 2ft/s hasta 20000 pcms

ASPAS O PALETAS DESLIZABLES Tiene un rotor con ranuras , dentro de las cuales se deslizan las aspas hacia dentro y afuera en cada revolución. Sus capacidades son de 1500 – 2000 ft3/min Se pueden emplear como bomba de vacío

ESPIRAL ROTATORIO Se utiliza para altas presiones. Viene en tamaños grandes: 50-3500 PCMS

ANILLO LÍQUIDO La fuerza centrifuga hace que forme un anillo liquido en la periferia de la carcaza Se utiliza para gases difíciles: Cloro, gas acido, dióxido de carbono y otros. Se utilizan como sopladores de baja presión

VENTAJAS Y DESVENTAJAS TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS RECIPROCANTES Gran flexibilidad en rango operacional. Menos sensible a cambios en la composición del gas. Menos sensibles a cambios en la composición del gas. Alto costo inicial. Alto costo de mantenimiento. Tamaño y peso elevado. Motores de baja velocidad y alto mantenimiento. CENTRÍFUGOS Menor costo inicial. Menos costo de mantenimiento. Menor tamaño y masa. Motores de alta velocidad y bajo mantenimiento. Alto costo de potencia del motor. Sensible a cambios en la composición y densidad del gas. Rango operativo limitado por golpe de ariete.

TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS AXIALES Alta capacidad de flujo. Mayor eficiencia. Menor tamaño físico y menor peso. Mas fáciles de manejar en paralelo. Sistemas de control de flujo mas complejos y costosos. Limites de presión más bajos. Principalmente diseñado para manejo de aire o gases limpios no corrosivos. CENTRÍFUGOS El control de flujo es simple, continuo y eficiente en un alto rango. Menos costosos. Pueden manejar suciedad, erosión y gases corrosivos. Menos capacidad de flujo. Menor eficiencia. Mayor tamaño y peso.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS ROTATIVOS En el rango de 1 a 100 m3/s (según cual sea la razón de compresión). Ocupan relativamente poco espacio. Flujo continuo y sin pulsaciones. Se pueden conectar directamente bien a un motor eléctrico o a una turbina movida por vapor. Largos periodos de tiempo entre reparaciones u operaciones de mantenimiento. No hay contaminación del gas por aceite lubricante. La presión de descarga depende del peso molecular del gas. Aumentos relativamente pequeños de la pérdida de carga en la tubería de impulsión. Se necesitan velocidades de giro muy altas. Se necesita un sistema complicado para evitar las fugas y para la lubricación. Son muy ruidosos y no suelen tener protección como silenciadores de succión y descarga.

APLICACIONES Compresores de aire: para servicios e instrumentos en casi cualquier planta. Compresores de refrigeración de baja temperatura: en unidades para etileno, polietileno o p-xileno. Sopladores sencillos (rotatorios): en plantas de recuperación de azufre. Sopladores grandes: en unidades de craqueo catalítico. Compresores de espiral rotatorio (alta presión): para gas de alimentación reforzadores y para gas recirculado en plantas de hidrocarburos, amoniaco y síntesis de metanol.

APLICACIONES Industria cervecera. Refrigeración. Viticultura . Soplado de recipientes de aluminio. Arranque de motores y turbinas de gas. Procesos de pintado y aplicación de adhesivos. Hogar. Industria militar. Industria de la construcción.

APLICACIONES Plantas químicas. Industrias de procesamiento. Producción y aplicación de gases inertes. Industria Aeronáutica. Compresión de biogás. Sistemas de aire a presión para disyuntores eléctricos de alta potencia. Pruebas de presión de componentes. Industria mueblería.

¿Que compresor necesito? PROCESO DE SELECCIÓN ¿Que compresor necesito?

¿PARA QUÉ SE VA A USAR EL AIRE?

¿Dónde se va a colocar el compresor?

¿Cuánta presión PSI (Libras/pulgada2) se necesita? Compresores neumáticos requieren cerca de 90 PSI funcionar correctamente. Sin embargo, es posible que usted necesite trabajar con un compresor de mayor presión. La mayoría de los compresores industriales son de doble etapa, que quiere decir que el compresor aumenta la presión en dos etapas. Las estructuras de la primera etapa genera una presión de 90 PSI y las estructuras de la segunda etapa la aumenta a 175 PSI lo cual le permite tener una presión elevada que alimentara su herramienta neumática, con una unidad de mantenimiento previamente instalada.

¿Cuánto flujo de aire se necesita? Los PCM (pies cúbicos por minuto) son la medida del flujo de aire que puede crear el compresor. Los PCM se pueden determinar de dos maneras diferentes: El desplazamiento del pistón (DP) Los pies cúbicos por minuto reales (PCMR).

¿Cuánto caballaje se requiere? El caballaje es directamente proporcional a la especificación de los PCM del compresor. Mientras mayor es el caballaje, más aire (PCM) puede suministrar el compresor.

¿Qué tipo y tamaño de tanque se necesita? El tanque proporciona una reserva de aire para atender a las demandas pico de flujo y presión. Mientras mayor es el receptor, mayor la reserva disponible. Los tanques están disponibles en diseño vertical y horizontal. La configuración depende del espacio de piso disponible.

¿Cuáles son los requerimientos de electricidad? El rendimiento de un compresor se calcula basándose en las condiciones del aire medidas en la entrada y la salida, y el caudal medido a la salida. Las tablas de rendimiento del fabricante. Puede ser necesario contactar con el fabricante. Pueden estimarse usando los datos medidos, las leyes de los gases y las ecuaciones de rendimiento de compresores.

¿Cuáles son los requerimientos de electricidad? Notación: (HP)et : potencia por etapa, hp (BHP)/(MMPCDE): Potencia requerida para una relación de compresión (MMPCDE): Capacidad requerida. Fge : factor de gravedad especifica del gas. Zs - Zd : factores de comprensibilidad del gas en condiciones de succión y descarga. La relación básica es:

Compresor centrífugo de etapas múltiples Para evaluar las características de rendimiento Se necesitan los datos del fabricante en cuanto a rendimiento; para la aplicación original, los cuales deben ser las curvas de carga contra volumen y de potencia contra volumen o sus equivalentes y, de preferencia, varias curvas para diferentes velocidades. También se necesitará información sobre las propiedades del gas para el servicio original.

Ejercicio: Se hará la selección preliminar de un compresor para manejar 90000 PCMS de aire cuando las condiciones en la succión son 14.3 psia, 90°F y 70% de humedad relativa. La presión de descarga será de 22.3 psia, el peso molecular = 28.59, k =1.395. Se supondrá un impulsor con diámetro D de 55 in y velocidad de rotación N de 3550 rpm. Nota: los factores de compresibilidad son unitarios para estas condiciones (ideal)

Ejercicio: n= Eficiencia politrópica Notación: D= Diámetro del impulsor (ft) PCMS= Flujo en volumen en la succión ( ft 3 /min⁡) Had= Carga Adiabática (ft-lbf/lbm) n= Eficiencia politrópica Z= Factor de compresibilidad Subíndice= s= Succión d= Descarga rc= Relación de compresión del compresor MW= Peso molecular T= Temperatura absoluta °R 1. Calculamos el flujo de aire a la entrada. Q = 90 000/60 = 1 500 ft3/s 2. Calculamos la carga con la ecuación:

Diámetro (D) y velocidad especifica (N)

COMPRESORES CENTRÍFUGOS En los compresores y sopladores (ventiladores) centrífugos se aplican las “leyes de los ventiladores ” o “leyes de afinidad” referentes a la variación en la capacidad y la carga, como función de la velocidad. en donde N es la velocidad, Q es la capacidad en la entrada y H es la carga.

Para unidades motrices de velocidad constante, como los motores eléctricos, el compresor se debe controlar en una de tres formas: Aspas de guía de admisión . Estrangulación de la presión de succión. Estrangulación de la presión de descarga.

1. Aspas o paletas de guía de admisión Son aspas fijas de ajuste manual o automático en la entrada a la primera etapa que hacen que cambie el ángulo de aproximación del gas con relación al impulsor giratorio. Aunque las aspas son las mas eficientes, son costosas, complejas en algunos tipos de maquinas y un componente adicional que requiere mantenimiento y ajuste.

2. Estrangulación por succión Produce una presión de succión ligeramente mas baja que la del diseño y produce una carga total mas eleva si la presión de la descarga permanece constante; cuando se estrangula la succión, se reduce la densidad del gas y se tiene correspondencia entre el flujo de peso requerido con la capacidad de volumen. 3. Estrangulación de la descarga Con un flujo reducido, el compresor produce carga (y presión) mayores que las que necesita el proceso; éstas se estrangulan antes de que lleguen al equipo.

Un método rápido y exactitud razonable para determinar el caballaje requerido para cada etapa de un compresor reciprocante, es el empleo de la grafica “caballaje por millón ”.

Para obtener resultados mas exactos con gases mas ligeros o pesados que el aire, se debe aplicar el factor de corrección.

COMPRESORES RECIPROCANTES La relación básica es: Notación: (HP)et : potencia por etapa, hp (BHP)/(MMPCDE): Potencia requerida para una relación de compresión (MMPCDE): Capacidad requerida. Fge : factor de gravedad especifica del gas. Zs - Zd : factores de comprensibilidad del gas en condiciones de succión y descarga.

Ejercicio: Se hará la selección preliminar de un compresor reciprocante de etapas múltiples, típico, para manejar 413 MMPCDE de una mezcla de hidrógeno y gas hidrocarburo con peso molecular de 2.925. En la tabla VI se presentan los datos pertinentes y los cálculos necesarios.

Método del caballaje por millón