Curso de Compresores de Curso de Compresores de Tornillos Rotativos Tornillos Rotativos

ContenidoContenido

• Conceptos Básicos y Definiciones• Compresores de Tornillos Rotativos de Una Etapa• Compresores de Tornillos Rotativos de Dos Etapas• Compresores de Tornillos Libres de Aceite.• Sistemas de Control de compresores de Tornillos

Rotativos.• Mantenimiento Preventivo de Compresores de

Tornillos.

Conceptos Básicos para el Conceptos Básicos para el Tratamiento de Aire ComprimidoTratamiento de Aire Comprimido

Conceptos y DefinicionesConceptos y Definiciones• Presión• Humedad • Punto de Rocío• Eficiencia Volumétrica• Medición de la Capacidad• Variación de la Masa• Potencia• El Proceso de Compresión de 1 y 2 Etapas• Filtrado

PresiónPresión

•Fuerza Ejercida por Unidad de Area

PresiónPresión

•Presión Atmosférica•Presión Manométrica•Presión Absoluta Unidades: Libras / pulg2 = psi (Pounds per square inches) Kilopascales ( Kpa ) atmosferas ( atm ) Barometros ( bar ) mm de mercurio ( mm Hg )

PresiónPresión

CERO ABSOLUTO

PRESIÓN ATMOSFERICA

PRESIÓN DEL SISTEMA

PSIGPSIA

PSIA=PAtm+PSIGPatm=14.7 psia=1 bar

HumedadHumedad

Los gases raramente se encuentran solos.Tienen la capacidad de contener otras sustancias en forma de vapor, es decir se encuentran combinados con otros gases.

Dependiendo de la temperatura en que se encuentra un gas, tiene mayor o menor capacidad de contener otras sustancias en forma de vapor.

HumedadHumedad

El aire es un gas , y por lo tanto esta cambinado con una cierta cantidad de agua en forma de vapor.

La cantidad de vapor de agua combinado en el aire es directamente proporcional a la temperatura del gas. Por cada 20 deg F que se incrementa la temperatura del aire, la cantidad de vapor de agua contenida en el aire se duplica.

HumedadHumedad El contenido de vapor de

agua en el aire se expresa en términos de:

• Humedad Absoluta y Relativa

• Punto de Rocío

Humedad Absoluta y RelativaHumedad Absoluta y Relativa El Vapor de agua presente en el aire ambiente Puede medirse en términos Absolutos (masa) o

Relativos (% presiones)

H.A.= (mH20 / mAIRE)

H.R.= (PVP / PVPsat)|Temp. Bulbo Seco

Punto de RocíoPunto de Rocío

• Temperatura a la cual la humedad en el aire se condensa (R.H=100%)

Proceso de compresión de aireProceso de compresión de aire

P.M.IP.M.I

CompresiónCompresión AdmisiónAdmisión

P.M.SP.M.S

Final deFinal dela Compresiónla Compresión

Espacio MuertoEspacio Muerto

ExpansiónExpansiónDescargaDescarga

CompresiónCompresión

PP

VV

DescargaDescargaPP

VV

ExpansiónExpansión

PP

VV

AdmisiónAdmisión

PP

VV

Proceso Completo ( 1 Etapa )Proceso Completo ( 1 Etapa )PP

VV

CAPACIDAD (ADMISIÓN)CAPACIDAD (ADMISIÓN)

DESPLAZAMIENTO DEL PISTÓNDESPLAZAMIENTO DEL PISTÓN

00

EspacioMuerto

00

P.D.P.D.

VVP.M.S.P.M.S.

VVP.M.IP.M.I

El área encerrada es la cantidad de Energía requerida para el proceso de compresión

Potencia del GasPotencia del Gas• Es la potencia requerida para comprimir y

entregar el gas. Incluye las pérdidas termodinámicas, por escapes y fricción.

Compresión en 2 EtapasCompresión en 2 Etapas

CapacidadCapacidad

Presión DescargaPresión Descarga

Presión entrePresión entreetapasetapas

0000

RR

P.DP.D

R: Reducción de Volumen debido al enfriamiento entre etapas

Proceso de 1 Etapa Proceso de 2 Etapas

1ra. Etapa

2da Etapa

Ahorros de energía( De 15 a 20% )

1 Etapa

Compresión en 01 EtapaCompresión en 01 Etapavs. 02 Etapasvs. 02 Etapas

Eficiencia VolumétricaEficiencia Volumétrica

vol = ACFM / PD

Es la relación entre el volumen de aire que sale del compresor (que efectivamente pasa por las válvulas) y el volumen que barre el pistón.

MEDIDAS DE CAPACIDADMEDIDAS DE CAPACIDAD• CFM ( Cubic feet per minute ) = pie3/min• PD ( Piston Displacement )• ACFM ( Actual cubic feet per minute )• Condiciones de Referencia standard

CFM ( Flujo volumétrico )CFM ( Flujo volumétrico )

1 ft

1 ft1 ft

1 minOtras Unidades:

M³/HrCF/DíaM³/Min

Unidad geométrica de volumen por unidad de tiempo ( Caudal )

DESPLAZAMIENTO DEL PISTONDESPLAZAMIENTO DEL PISTON

P.M.IP.M.I P.M.SP.M.S

PD = Area x (PMS-PMI) x RPMPD = Area x (PMS-PMI) x RPM

1 ft

1 ft1 ft

A condiciones ambientales del A condiciones ambientales del Sitio de TrabajoSitio de Trabajo

ACFMACFM

Es el flujo entregado por el compresor a la descarga, pero Es el flujo entregado por el compresor a la descarga, pero tomando como referencia las condiciones de admisión.tomando como referencia las condiciones de admisión.

Filtro de admisión

Presión atmosférica

Presión de admisión o de bridaTemperatura de admisiónHR de admisión

Descarga de aire

ACFM es el flujo de aire entregado por el compresor a la descarga, pero ACFM es el flujo de aire entregado por el compresor a la descarga, pero tomando como referencia las condiciones de admisión.tomando como referencia las condiciones de admisión.

ACFMACFM

• Mientras que ACFM es Aire disponible a la descarga, pero con referencia a las condiciones de admisión (Presión, H.R y Temperatura);

F.A.D. es la entrega efectiva del compresor a la descarga, tomando en consideración todas las perdidas por fricción, transferencia de calor, fugas y caídas internas de presión, pero con referencia a las condiciones atmosféricas.

F.A.D. (Aire Libre a la Descarga)F.A.D. (Aire Libre a la Descarga)

Filtro de admisión

Presión atmosféricaTemperatura atmosféricaHR atmosférica

Presión de admisióno de brida

Descarga de aire

FAD es el flujo de aire entregado por el compresor a la descarga, pero FAD es el flujo de aire entregado por el compresor a la descarga, pero tomando como referencia las condiciones atmosféricas.tomando como referencia las condiciones atmosféricas.

CAPACIDAD FADCAPACIDAD FAD

•La Unica diferencia entre capacidad FAD y capacidad ACFM La Unica diferencia entre capacidad FAD y capacidad ACFM son las condiciones de referencia. son las condiciones de referencia.

•La capacidad FAD no toma en cuenta la caída de presión a La capacidad FAD no toma en cuenta la caída de presión a través del filtro de admisión, ya que se refiere a condiciones través del filtro de admisión, ya que se refiere a condiciones atmosféricas, en lugar de condiciones de brida.atmosféricas, en lugar de condiciones de brida.

•Para fines prácticos, al nivel del mar se considera ACFM=FADPara fines prácticos, al nivel del mar se considera ACFM=FAD

Debido a que las condiciones atmosféricas y las de brida Debido a que las condiciones atmosféricas y las de brida pueden variar, dependiendo de la ubicación geográfica del pueden variar, dependiendo de la ubicación geográfica del compresor, se han definido condiciones de referencia para compresor, se han definido condiciones de referencia para estandarizar la medición de la capacidad de aire.estandarizar la medición de la capacidad de aire.

Condiciones de ReferenciaCondiciones de Referencia• CONDICIONES ESTANDAR

(SCFM)– 14.7 PSIA (Nivel del mar)– 60ºF (15.6 ºC)– 0 % Humedad Relativa

• CONDICIONES NORMALES (Nm3/h)– 1.013 bar(A) (Nivel del

mar)– 20ºC (68.0 ºF)– 36 % Humedad Relativa

Se puede establecer una forma de convertir condiciones ACFM a Se puede establecer una forma de convertir condiciones ACFM a condiciones SCFM, mediante la siguiente relación:condiciones SCFM, mediante la siguiente relación:

ACFM = SCFM x ACFM = SCFM x Ps - ( HRs x PVs ) x x Ta Ta x x PbPb Pb - (HRa x PVa ) Ts PaPb - (HRa x PVa ) Ts Padonde:donde:Ps = Presión estándarPs = Presión estándarPb = Presión atmosférica ( Medida por el Barómetro )Pb = Presión atmosférica ( Medida por el Barómetro )Pa = Presión a la admisiónPa = Presión a la admisiónHRs = Humedad Relativa estándarHRs = Humedad Relativa estándarHRa = Humedad Relativa actualHRa = Humedad Relativa actualPVs = Presión de Vapor a la temperatura estándar.PVs = Presión de Vapor a la temperatura estándar.PVa = Presión de Vapor a la temperatura actualPVa = Presión de Vapor a la temperatura actualTs = Temperatura estándar ( Rankine )Ts = Temperatura estándar ( Rankine )Ta = Temperatura actualTa = Temperatura actual

Ejemplo: Si tenemos 3 compresores con las siguientes especificaciones de descarga de aire:

Compresor 1: 446 CFM FAD @ 125 psig

Compresor 2: 446 ACFM @ 125 psig

Compresor 3: 446 SCFM @ 125 psig

Desde el punto de vista de Cantidad de masa de aire entregada por cada compresor para realizar trabajo, tenemos lo siguiente:

Masa 446 SCFM > Masa 446 CFM FAD > Masa 446 ACFM

Capacidad 446 SCFM > Capacidad 446 CFM FAD >Capacidad 446 ACFM

¿Cómo se afecta la entrega ¿Cómo se afecta la entrega (Masa) ?(Masa) ?

• Presión• Temperatura

8000

pie

s80

00 p

ies

NIVEL DEL MARNIVEL DEL MAR

C2C2

C1C1

Efecto de la Presión (Altitud)Efecto de la Presión (Altitud)

200 HP200 HP

200 HP200 HP

Capacidad C1 = 993 scfm @ 100 PSIGCapacidad C1 = 993 scfm @ 100 PSIG14.7 psia, 60ºF y 0% HR14.7 psia, 60ºF y 0% HR

Capacidad C2 = 727 scfm @ 100 PSIGCapacidad C2 = 727 scfm @ 100 PSIG10.91 psia, 60ºF y 60% HR10.91 psia, 60ºF y 60% HR

Efecto de la Temperatura en la Efecto de la Temperatura en la AdmisiónAdmisión

T2 = 90 T2 = 90 ooFF XF200XF200

Condiciones en 1 :Condiciones en 1 :Patm = 14.7 psiaPatm = 14.7 psiaTemp = 60ºFTemp = 60ºFHR=0%HR=0%

993 SCFM

T1 = 60 T1 = 60 ooFF XF200XF200

Condiciones en 2 :Condiciones en 2 :Patm = 14.7 psiaPatm = 14.7 psiaTemp = 90ºFTemp = 90ºFHR=0%HR=0%

938 SCFM

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