INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO
COMPRESORES CENTRÍFUGOS CONTENIDO 1.- Resumen 2.- Introducción 3.- Antecedentes 4.- Marco teórico 5.- O!eti"os #.- Metodo$o%&a '.- Conc$usión (.- )i$io%ra*&a )i$io%ra*&a
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+era,a Are$$ano Omar A$erto 5A
Viernes 14 de O!"#re de$ 201%
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO RESUMEN
INTRODUCCIÓN
E$ resente traa!o de in"esti%ación resenta $a de*inición/ c$asi*icación/ *uncionamiento 0 caracter&sticas de $os comresores centr&*u%os.
Toda muina ue rea$i,a traa!o con $a *ina$idad de mantener un *$uido en mo"imiento o ro"ocar e$ des$a,amiento o e$ *$u!o de$ mismo se odr&a a!ustar a$ nomre de oma o comresor/ $os ue sue$en e"a$uarse or 4 caracter&sticas
e mencionan $os e$ementos ue inte%ran a un comresor centr&*u%o as& como $os tios 0 $a ase teórica de su *uncionamiento. ina$mente se conc$u0e e$ traa!o con e$ o!eti"o de comarar $as di*erencias entre e$ comresor centr&*u%o 0 e$ recirocante.
1.- Cantidad de *$uido descar%ado or unidad de tiemo. 2.- Aumento de $a resión. 3.- +otencia. 4.- Rendimiento. En e$ mundo de $a industria/ e$ transorte de %ases de un $u%ar otro resu$ta imrescindi$e/ ues todo roceso necesita tener a$imentación constante de un *$uido ara oder $$e"ar a cao $a tarea ara e$ cua$ 6a sido asi%nado. a ma0or&a de $os dise7os de comresores estn asados en e8eriencias re"ias de $os *aricantes/ or $o ue resu$ta mu0 di*&ci$ esta$ecer unos "a$ores redeterminados ara $$e%ar a unos resu$tados satis*actorios. os comresores son muinas rotati"as caaces de imu$sar %ases de un unto a otro aumentando a su "e, $a resión/ temeratura 0 comosición de$ mismo/ or $o ue e$ estudio termodinmico es imrescindi$e. Centr&*u%os 0 a8ia$es
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO &NTECEDENTES 9n comresor es una muina ue admite %as/ $o comrime 0 $o descar%a a una ma0or resión. os comresores tienen muc6as a$icaciones industria$es. +or e!em$o/ son uti$i,ados en sistemas de re*ri%eración/ aires acondicionados/ en $a resuri,ación de %ases durante $a *aricación de $sticos/ o$&meros 0 otros u&micos. +ero e$ uso ms imortante de $os comresores es e$ de $a roducción de aire comrimido/ rcticamente toda $a $anta moderna/ sitio de construcción o ta$$er est euiado con un suministro de aire comrimido. En $a industria de$ aire comrimido/ 0 %ases en %enera$/ se usa e$ comresor de istón 6asta $as decenas de :;.
En $os comresores "o$um?tricos e$ %as aumenta su resión mediante su reducción de "o$umen/ $os comresores dinmicos ace$eran e$ %as e incrementan $a ener%&a cin?tica $a cua$ es con"ertida en resión. M&RCO TEÓRICO Sis!e'( de "nid(des A menudo/ cuando se traa!a con e$ sistema in%$?s/ e$ *$u!o "o$um?trico de aire u otros %ases se e8resa en 3
ft min
.
En e$ sistema internaciona$ odemos 3
encontrar unidades como *$u!o
"o$um?trico
0
m s
ara
m s
ara
"e$ocidad/ a "eces se em$ea $a unidad L de s ara %astos ms eue7os.
er necesario tener $as si%uientes con"ersiones en cuenta ara oder traa!ar 3
1
ft s
3
ft @ # min @ #cm
3
3
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1
1
s
@212
ft min @ 212cm ❑
m s @3.2(
ft min
En $a industria u&mica/ e$ aire comrimido resu$ta de "ita$ imortancia ara $a oeración de mauinaria industria$ 0 m>$ti$es a$icaciones ue ermiten ue $a materia rima entre or un $ado de $a $&nea de roducción 0 e$ roducto terminado sa$%a or e$ e8tremo ouesto.
m 1 s
os comresores se ueden c$asi*icar en dinmicos 0 "o$um?tricos.
En $a ma0or&a de $os temas ue se mane!an aire/ $as resiones son
3
@ 1B'
ft min
En e$ sistema in%$?s se miden $as resiones re$ati"amente e$e"adas en LB plg
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o
ien/
si.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO eue7as 0 se miden en u$%adas de a%ua manom?trica o +u$% < 2O. a unidad estndar de$ sistema internaciona$/ asca$es +a/ es mu0 eue7a 0 se uti$i,a directamente cuando se dise7a un sistema en unidades de$ I. Tami?n se em$ean $os ares/ mm < 2O/ 0 mm <%. Estas son a$%unas con"ersiones ue 6a0 ue tener en cuenta
+@mRT donde +@ resión de$ %as idea$ @ "o$umen de$ %as idea$ M@ masa de$ %as idea$ R@ constante uni"ersa$ de $os %ases idea$es T@ temeratura de$ %as idea$
1 ar @ 1 :+a 1 si @ #(B5 +a 1 u$% <2O @ 24(.( +a 1 u$% <2O @ B.(1 +a 1 mm<% @ 132.( +a
C)'*res)res din+'i)s E8isten dos tios de comresores dinmicos centr&*u%os 0 a8ia$es. A $os comresores dinmicos tami?n se $es conoce como turocomresores/ dado ue son turomuinas. a ma0or&a de $os comresores se ana$i,an usando $a $e0 de $os %ases idea$es 0 una suosición de ue 6a0 un ca$or esec&*ico constante. Esto es aceta$e ara $os %ases ue no sean de 6idrocaruros/ ara resiones aro8imadas de 6asta de 1 si%. a temeraturas norma$es. Casi todos $os %ases de 6idrocaruros/ se des"&an astante de $a $e0 de $os %ases idea$es inc$uso a resiones medianas/ en este caso se deer&an usar $as ta$as de roiedades termodinmicas/ $as %r*icas de Mo$$ier/ %r*icas de comresii$idad o a$icar un *actor de comresii$idad. Le, de $)s -(ses ide($es En $a ecuación de estado de$ %as idea$/ $os %ases rea$es ue ms se aro8iman a$ comortamiento de$ %as idea$ son $os %ases monoatómicos en condiciones de a!a resión 0 a$ta temeratura. a ecuación de estado de un %as idea$ es 4
L( Pri'er( Le, de $( Ter')din+'i( Esta $e0 esta$ece ue $a ener%&a no se crea ni se destru0e durante e$ roceso/ como $a comresión 0 suministro de un %as. En otras a$aras/ siemre ue una cantidad de un tio de ener%&a desaarece/ un tota$ de e8actamente eui"a$ente de otros tios de ener%&a dee ser roducido. L( Se-"nd( Ter')din+'i(
Le,
de
$(
a. Esta $e0 es ms astracta/ ero uede decirse de "arias maneras . E$ ca$or no uede/ or s& mismo/ asar de un *r&o a un cuero ms ca$iente. c. E$ ca$or uede ser trans*erido de un cuero a una temeratura in*erior a uno a una temeratura ms a$ta só$o si e$ traa!o e8terno se rea$i,a. d. a ener%&a disoni$e de$ sistema ais$ado disminu0e en todos $os rocesos rea$es. e. +or s& mismo/ e$ ca$or o $a ener%&a como e$ a%ua/ *$uir só$o cuesta aa!o de ca$iente a *r&o. )sicamente/ estas dec$araciones dicen ue $a ener%&a ue e8iste en "arios ni"e$es est disoni$e ara su uso só$o si se uede asar de un ni"e$ suerior a uno in*erior. Le,es de $)s G(ses Ide($es
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO 9n %as idea$ o er*ecto es aue$ en ue $as $e0es de )o0$e a$ican. Estos %ases er*ectos no e8isten rea$mente/ ero estas tres $e0es de $a termodinmica se ueden uti$i,ar si se corri%e or *actores de comresii$idad sore $a ase de $os datos e8erimenta$es. Le, de .),$e Esta$ece ue a una temeratura constante/ e$ "o$umen de un %as idea$ disminu0e con un aumento en $a resión. +or e!em$o/ si una cantidad dada de %as se comrime a una temeratura constante a $a mitad de su "o$umen/ su resión se du$icar. +22 @ +11 Le, de C/(r$es Esta$ece ue a resión constante/ e$ "o$umen de un %as idea$ se incrementar a medida ue aumenta $a temeratura.
turu$ento. E$ imu$sor/ ue es como un disco con a$as/ est montado sore un e!e rotatorio. Este recie e$ %as desde $a toera de admisión 0 $o comrime incrementando $a ener%&a cin?tica de$ %as/ ue se uede considerar roorciona$ a$ roducto de $a "e$ocidad en $a unta de$ $ae 0 $a "e$ocidad tan%encia$ en e$ imu$sor. Rodeando a$ imu$sor/ se encuentra e$
i se a$ica ca$or a un %as se e8andir/ 0 $a resión se%uir siendo e$ mismo. Esta $e0 suone $a ausencia de *ricción o $a resencia de una *uer,a a$icada. 2FT2 @ 1FT1 Le, &')n!)n os estados ue/ a "o$umen constante/ $a resión de un %as idea$ se incrementar a medida ue aumenta $a temeratura. +2FT2 @ +1FT1 C)'*res)r en!r"-) os comresores centr&*u%os incrementan $a ener%&a cin?tica de un %as aumentando $a "e$ocidad tan%encia$ de$ %as.
E$ %as entra en e$ comresor a tra"?s de $a toera de admisión/ asando or e$ imu$sor o rodete/ %enerando un *$u!o 5
di*usor/ ue tiene $a misión de reducir %radua$mente $a "e$ocidad de$ %as cuando ?ste sa$e de$ imu$sor. En un comresor de una etaa/ e$ %as aandona e$ di*usor atra"esando un cana$ ue se encuentra en $a carcasa/ 0 *ina$mente sa$e or $a toera o caraco$ de descar%a. En un comresor de "arias etaas/ e$ %as ue sa$e de$ di*usor "a directamente a$ imu$sor de $a si%uiente etaa.
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E$ comresor centr&*u%o tiene $as si%uientes "enta!as sore e$ a8ia$
interior dunto a$ $ado interno de $os $aes/ se roducen menos es*uer,os en ?stos. a des"enta!a ue tienen $os imu$sores aiertos es ue tienen a!a e*iciencia deido a$ $ado aierto/ 0a ue ueden e8istir *u%as 0 uede aumentar e$ n>mero de *recuencias natura$es en $os $aes. En muc6os dise7os/ se sue$e co$ocar e$ imu$sor aierto en $a rimera etaa.
Ma0or rouste, 0 se%uridad en $a e8$otación. Menor n>mero de esca$onamientos. Ma0or *aci$idad de a$o!amiento de $os sistemas de re*ri%eración intermedia. Ma0or ,ona de estai$idad de *uncionamiento/ or $o ue resecta a$ omeo. +ero e$ comresor a8ia$ tiene me!or rendimiento 0 o*rece un ma0or n>mero de re"o$uciones ara un mismo %asto msico 0 resión. Adems tiene menor "o$umen/ menor suer*icie *ronta$ 0 menor eso ara $a i%ua$dad de %asto msico 0 de re$ación de comresión.
C)'*)nen!es en!r"-)
de
Cerrados A$ i%ua$ ue $os aiertos/ se encar%an de ace$erar e$ %as ara otener una ma0or resión. No roducen tanta a$tura como $os aiertos/ sin emar%o/ no estn sometidos a tantos es*uer,os. En su dise7o se sue$en inc$uir ani$$os de des%aste.
"n )'*res)r
1.- Imu$sor E$ imu$sor es e$ e$emento encar%ado de suministrar ener%&a a$ %as. E$ %as ue atra"iesa $as atas de$ imu$sor aumenta su "e$ocidad/ rocando un aumento de su ener%&a cin?tica 0 or $o tanto un aumento de $a resión. Es e$ encar%ado de aumentar aro8imadamente dos terceras artes de $a resión tota$ en un comresor/ or eso su dise7o 0 se$ección deen ser cuidadosos.
emi-aiertos on una cominación de $os aiertos 0 cerrados 0 o*recen $o me!or de e$$os.
E8iste 3 tios de imu$sores Aiertos os imu$sores aiertos tienen $a "enta!a de oder oerar a a$tas "e$ocidades. +ueden roducir sa$tos de ener%&a mu0 e$e"ados. Esto se dee a ue a$ no 6aer un $ato 6
2.- Di*usor
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO E$ sistema di*usor consta de uno o "airos ór%anos *i!os/ cu0a misión es recuerar una arte de $a enre%&a cin?rica a $a sa$ida de$ imu$sor/ o $o ue es $o mismo/ conse%uir me!orar e$ rendimiento osi$e/ a e8ensas de $a ener%&a cin?tica ue crea e$ imu$sor/ un incremento adiciona$ de resión
e encuentra ao0ado en dos co!inetes radia$es. Contiene un $ato de emu!e 0 un istón de a$ance ue se encuentran en e8tremo de succión 0 e8tremo de descar%a resecti"amente.
4.- +$ato o co$$ar de emu!e
E$ sistema di*usor sue$e constar a$ menos de una ca!a esira$ o "o$uta/ a $a cua$ se a7ade con *recuencia uno de $os si%uientes e$ementos corona directri,/ cono di*usor/ o $os dos simu$tneamente.
E$ $ato se encuentra insta$ado directamente en e$ e!e. Traa!a en con!unto con e$ co!inete ara trans*erir $a car%a a8ia$ de$ rotor 6acia $a *undación/ "&a soortes 0 car%asa de$ comresor. a suer*icie dee estar rote%ida de %o$es 0 ra$$aduras/
5.- +istón de a$ance
a "e$ocidad eri*?rica a $a sa$ida de$ imu$sor in*$u0e en $a resión ue se a$can,a en e$ imu$sor. a "e$ocidad m8ima en $os imu$sores de *undición de 6ierro est $imitada a unos 4 mFs/ mientras ue en $os imu$sores de acero uede $$e%ar 6asta $os 3mFs.
3.- Rotor E$ rotor recie $a ener%&a mecnica a tra"?s de$ aco$e 0 $a trans*iere a$ %as or medio de $os imu$sores. 7
Este se encuentra uicado desu?s de$ >$timo imu$sor en e$ e8tremo de descar%a/ e dimensiona ara comensar $a *uer,a de emu!e resu$tante de$ rotor. Reduce $a *uer,a o car%a e$ co!inete de emu!e.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO de$ $uricante trans*iere $a car%a radia$ de$ e!e 6acia $os co!inetes. os co!inetes ro"een ri%ide, 0 amorti%uamiento 0 adems contro$an $a osición de$ a!e
#.- Disositi"o de se$$ado os disositi"os de se$$ado se uti$i,an ara e"itar *u%as a tra"?s de un e!e rotati"o 6acia e$ e8terior de $a carcasa. E$ se$$o mecnico es un disositi"o de se$$ado ue re"iene e$ escae de un *$uido de un reciiente/ a$ cua$ se atra"iesa un e!e rotati"o/ rea$i,ando e$ se$$ado or e$ contacto a8ia$ de sus caras. En $os comresores centr&*u%os/ $os se$$os mecnicos ms uti$i,ados son $aer&ntios. 9n se$$o $aer&ntico est comuesto de numerosas sanuras rectas ue se a!ustan en torno a un e!e/ o dentro de una er*oración/ de *orma ta$ ue e$ *$uido dea asar or un $ar%o 0 di*&ci$ camino ara oder escaar.
.
(.- Co!inete de emu!e Es uti$i,ado ara restrin%ir e$ mo"imiento a8ia$ de$ rotor. Est comuesto de ,aatas i"otantes. E$ tama7o de$ co!inete deende de $a car%a a8ia$ 0 dimensión de$ istón de a$ance.
B.- G$aes %u&a de entrada Es e$ e$emento estacionario ue uede ser *i!o o a!usta$e. +ro"ee $a dirección deseada de$ *$u!o entrando a$ imu$sor. E$ tio a!usta$e es uti$i,ado ma0ormente en comresores de una so$a etaa. '.- Co!inetes radia$es e uti$i,an co!inetes de ,aatas i"otantes a e$&cu$a 6idrodinmica
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11.- )arri$
E$ arri$ est con*ormado or e$ con!unto de rotor 0 artes estacionarias. 9ti$i,a Ho-rin%s en e$ dimetro e8terno ara e"itar $a recircu$ación de$ %as entre $as secciones o etaas.
1.- Dia*ra%ma Comonente estacionario ue se sue$e co$ocar en $a ared di"isora entre $as etaas. Contro$a $a dirección 0 "e$ocidad de$ %as. Incorora e$ di*usor 0 cana$ ue diri%e e$ %as 6acia $a asiración de$ si%uiente imu$sor.
12.- Carcasa Contiene toda $a resión 0 a$o!a a$ rotor !unto a$ resto de $as artes estacionarias/ adems de $as cone8iones de asiración 0 descar%a. ue$e estar *aricada en acero *or!ado o "aciado. Rendi'ien!) Es e$ cociente entre $a otencia uti$i,ada 0 $a suministrada. E$ rendimiento as& otenido es e$ ue em$ean $os di*erentes uti$i,adores ara comarar "arios aaratos entre s&.
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO C("d($ Es e$ "o$umen de *$uido ue circu$a or e$ "enti$ador en $a unidad de tiemo. Presin a resión se de*ine como *uer,a or unidad de rea. +ara descriir $a in*$uencia sore e$ comortamiento de un *$uido/ usua$mente es ms con"eniente usar $a resión ue $a *uer,a. a unidad estndar de resión es e$ +asca$/ e$ cua$ es un NeJton or metro cuadrado. Presin es!+!i( Es e$ "a$or de $a *uer,a ue e!erce e$ aire sore $as aredes de $as tuer&as/ en sentido erendicu$ar a e$$as. Esta resión es ositi"a cuando es ma0or ue $a atmos*?ricas.
e uede areciar $a tra0ectoria de$ %as ue es diri%ido 6acia e$ imu$sor desde $a succión mediante $os $aes de$ estator. Presin din+'i( Es $a *uer,a or unidad de suer*icia ro"ocada or e$ mo"imiento de$ aire 0 se mani*iesta en e$ mismo sentido ue $a dirección de este. Esta resión siemre es ositi"a.
O.ETIVOS C$asi*icar 0 e8oner $os di*erentes tios de comresores centr&*u%os. In"esti%ar $os tios de comresores centr&*u%os as& como sus ran%os de traa!o. Conocer $as c$asi*icaciones se%>n $os asectos *&sicos 0 de *uncionamiento. Comarar $os comresores centr&*u%os con $os recirocantes.
METODOLOGÍ& Ana$i,ar e$ rea de in"esti%ación. )uscar *uentes de in*ormación. eri*icar $a "eracidad de $as *uentes. eer contenidos recoi$ados. E$aorar e$ marco teórico. Recoi$ar *uentes i$io%r*icas. 10
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO E$aorar $os antecedentes/ introducción 0 a$ *ina$ e$ resumen. Or%ani,ar in*ormación.
$a
Dar *ormato a $a in"esti%ación
CONCLUSIÓN os comresores centr&*u%os em$ean imu$sores simi$ares a $os de $as omas centr&*u%as. in emar%o/ $a %eometr&a esec&*ica se adata a$ mane!o de %ases en "e, de $&uidos.
.
E$ rinciio de *uncionamiento de$ comresor centr&*u%o es en esencia e$ mismo a $a de $a oma centr&*u%a. e uti$i,an comresores centr&*u%os ara *$u!os de entre 5 a 1 cm/ a resiones tan e$e"adas como ( si. Cuando un comresor de un so$o rotor no uede desarro$$ar resión $os su*icientemente a$ta/ se em$ea un comresor de etaas m>$ti$es.
.I.LIOGR&FÍ& 11
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