PARTE 2

GENERACION, PREPARACION Y DISTRIBUCION DE AIRE COMPRIMIDO

Generaciny

Un compresor es un elemento, aparato o dispositivo que transforma la energa elctrica o mecnica en energa neumtica, es decir, produce aire comprimido. Este fenmeno puramente mecnico lo realiza el compresor de dos formas bien diferenciadas: 1. Transmitiendo energa cintica al aire. Ecuacin de Euler 2. Reduciendo el volumen de aire de su alrededor o de un recinto cerrado. Desplazamiento positivo En base a estos principios los compresores se dividen en:

y

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Caractersticas generales

y Compresor a pistn

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Esquema bsico

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Caractersticas generalesy Entre los caudales de 1 a 100 m3/min son los mas econmicos y Se dividen en :

Compresores de una etapa (desde 1 a 10 bar) y Compresores de dos etapas ( hasta 50 bar) y Compresores de tres y hasta cuatro etapas (hasta 250 bar) y Tabla comparativa de compresores mas usadosy

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ANALISIS DEL RENDIMIENTO1.

Clculo terico del ciclo de trabajo

Trabajo de circulacin

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y Anlisis del rendimiento volumetricoy

Tomando la ecuacin del rendimiento hallado

y Compresor multietapa

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Fijacin de las presiones intermedias Se demuestra que la relacin ptima sucede para

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Diagrama real de compresores mono y bicilndrico

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Efecto del estado de aspiracin

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Consideraciones generalesy y y y y y y y

Desplazamiento o cilindrada: volumen barrido por el mbolo Volumen muerto o espacio perjudicial: es el volumen residual entre la cara superior del mbolo en su PMS y la parte interior de la culata,normalmente ronda entre el 3 y el 10% Caudal terico: es el producto entre la cilindrada y el nmero de revoluciones Relacin de compresin: a la relacin entre la presin de descarga y la de aspiracin Cuanto mayor es la relacin de presiones mayor es la potencia consumida Cuanto mayor es la presin de descarga mayor es la t por lo que Para relaciones de presin altas se aconseja dividir las etapas. Se aconseja

y

Potencia especfica: es el consumo de CV por m3/min aspirado por el compresor

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Diagrama de Presin-Caudal

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Compresor a diafragmaNDICES DE COMPRESIN Se puede lograr un ndice de compresin extraordinario de hasta 15:1 en una sola etapa. Se necesitan solamente 3 etapas de compresin para elevar la presin atmosfrica normal hasta 600 bar en aplicaciones industriales De energa hasta 400 kW (540 hp) Volumen de entrada de hasta 200 m3/h (117 cfm) Niveles de presin de hasta 3,000 bar (43,500 psi)

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Compresores rotativosCompresor e paletas esliza tes

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y Compresor de paletas deslizantes

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Compresores a tornillo

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Tipos de turbomquinas

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TurbocompresoresRadial Diagonal Axial

Centrifugos27

y y y y y y y y y y y

y y

COMPARACION DE LOS TURBOCOMPRESORES CENTRFUGOS Y LOS AXIALES El turbocompresor centrfugo tiene las siguientes ventajas sobre el turbocompresor axial: a) Mayor robustez y, por tanto, mayor seguridad en la explotacin b) Menor nmero de escalonamientos c) Mayor facilidad de alojamiento de los sistemas de refrigeracin intermedia d) Mayor zona de estabilidad de funcionamiento, por lo que respecta al fenmeno de bombeo El turbocompresor axial ofrece las siguientes ventajas con relacin al turbocompresor radial: a) Mejor rendimiento b) Para un mismo gasto msico y presin, mayor nmero de revoluciones Turbocompresores.III.-41 c) El turbocompresor axial tiene menor volumen, menor superficie frontal, y menor peso para igualdad de gasto msico y de relacin de compresin. Esta ventaja es excepcionalmente importante en aviacin, e histricamente constituy el estmulo para la evolucin del turbocompresor axial con destino a los turborreactores; la ventaja se hace patente en el campo de las relaciones de compresin elevadas y grandes potencias; por esta razn, los turbocompresores de los motores Turbina de gas de gran potencia suelen ser axiales y los de los motores Turbina de gas de pequea potencia, radiales. La capacidad mnima de los compresores axiales es del orden de los 15 m3/s y con velocidades un 25% mayor que la de los centrfugos.3

La relacin de compresin por escalonamiento es: Escalonamiento turbocompresor radial: mxima realizable de, 3 5; valores normales de, 1,5 2,5 Escalonamiento turbocompresor axial: mxima realizable de, 1,5 2; valores normales de, 1,05 1,2

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Caractersticas generales

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1] Turbina del Compresor 2]entrada de gas(aire) 3]Mezcla comprimida que va hacia los cilindros 4]Eje o flecha, o que debe mantenerse lubricado; con aceite que le llega del motor 5]cubierta de la turbina 6]Turbina el cargador 7]Salida de gases, hacia el sistema exterior 8]Cubierta del compresor 9]Rodaje balero o cojinete 10]soporte del compresor

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Estado de surge o bombeo.

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Relacin presin-volumen- surge

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Booster

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Seleccionar compresor1. Aplicacion: 1. Potencia 2. Proceso 2. Potencia 1. Caudal 2. Presin 3. Confiabilidad 4. Fundacin 5. Control de capacidad 6. Calidad de aire 7. Factor de carga vs economa 1. 50 y 80 % 8. Costo

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Un criterio a tener en cuenta es el ruido admisible determinado por ordenanzas

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Tablas comparativas de Pe

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Coeficiente de simultaneidad

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Regulacin de compresoresy

Regulacin por Marcha en vaco1. 2. 3.

Regulacin por escape a la atmsfera Regulacin por cierre de la vlvula de aspiracin Regulacin por abertura de la vlvula de aspiracin

y

Regulacin de carga parcial1. 2.

Regulacin de velocidad de rotacin Regulacin por estrangulacin de la aspiracion

y

Regulacion por intermitencias

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Seleccionar nmero de compresores

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El rango de variacin aceptada depender del sistema de regulacin que adoptemos

Siendo la menor variacin atribuible a una regulacin por gama de presion con deteccin de tendencia Y la mayor a regulacin por intermitencia z = nmero de ciclos de Parada y marcha

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Regulaciones actuales

y Regulacin en cascada1. 2.

Regulacin en cascada con presostato de membrana ((p=0,5 bar; Separ. 0,3 bar) Regulacin en cascada con conmutador electrnico de presin ((p=0,2 bar; Separ. 0,16 bar)

y

Regulacin por gama de presin1. 2. 3.

Control Vectorial Regulacin con reconocimiento de tendencia Regulacin segn carga de punta

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Cuadro de regulacin: 4 esquemas

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Ejemplo de ahorro energtico por regulacin adecuada en funcin del consumo

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El depsitoy Existen dos tipos de depsitos y Hmedo y Seco

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Ahorro energtico considerando la demanda

y Produccin y Fugas y Usos inapropiados y Carga o demanda artificial

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Prdidas de aire por orificios

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Ahorro de energa:Carga artificial

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Solucin a traves de vlvula controladora de demanda

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Ahorro significativo por el CI

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Clculo del tamao ptimoy En funcin del nmero de ciclos por hora

(P= 0.1 a 1.6 bar z depende del tamao de los compresoreshasta 18,5 kW zS = 120, hasta 75 kW zS = 60, ms de 75 kW zS = 30

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Tratamiento del airey Filtracin y Deshidrataciny

y

y y

Post enfriadores y Por aire y Por agua Secadores y Absorcin y Adsorcin y Por refrigeracin Separadores de condensado Separadores de niebla57

Tamao de partculas

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Grados de filtracin

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Eliminacin de partculas

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Eliminacin de Humedad

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Eliminacin del aceite

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Requisitos de calidad

Grado 1 2 3 4 5 6 7

T.parcula > 5 Qm > 0,3 Qm > 5 Qm > 0,3 Qm

Aceite > 99 % > 99 % > 99 % > 99 %

Humedad < 96 % < 99 % TPR - 17 TPR - 17

Adicional

> 0,01 Qm > 99,999 % TPR - 17 > 0,01 Qm > 99,999 % TPR - 17 elimina olores > 0,01 Qm > 99,999 % TPR - 30

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Anti polvo

Micrnico

Sub-micrnico

Carbn activado

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Requisitos de calidad

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1)ISO 8573-1 2)ISO 8573-1

1991 200168

y

Filtrosy y y y y

Prefiltros (1-5 Qm) Postfiltros (1 Qm) Microfiltros (0,01 ppm) Filtros de carbon activo Filtros estriles

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Aire respirable

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SECADO DEL AIRE

y Post enfriadores y Por aireClculo de la superficie de transmisin

S=superficie de transmisin de calor q = potencia trmica del refrigerador Kcal/h (tlog = salto trmico logartmico C U = Coef. Global de transmisin de calor Kcal/h.m2.C de = dimetro exterior tubo mm di = dimetro interior tubo mm hi = coef de pelcula interior he = coef de pelcula exterior Fd = factor de incrustacin [= 0,0004 ]

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y Por agua

Cada de presin del flujo de aire

Q = caudal de agua necesario l/h q = Potencia trmica en Kcal/h t2= temperatura de salida del agua < 40 C t1= temperatura de entrada del agua t2 - t1 suele considerarse 20 C (respetando t2