Compresores

PARTE 1GENERACIN Y TRATAMIENTO DE AIRE

COMPRIMIDO.Compresores

Unidades de servicioDiseo de redes de aire comprimido

1

GENERACIN DE POTENCIA EN SISTEMAS OLEONEUMTICOS

OBJETIVOS

2

Analizar el funcionamiento de los diferentes tiposde compresores.

Determinar la importancia de la FRL (Unidad deServicio).

Disear una red de aire y sus componentes.

14.7 PSI

AIRE

AIRE

1.013 BAR

AIRE

1.013 BAR

14.7 PSI

14.7 PSI

Un CFM a 100 PSIG

8 (226 litros) pies cbicos de aire

atmosfrico a 14.7 PSIA ( 1.013 bar)

Si se acomodan en un espacio de un pie cbico (28.32 litros), tienen 100

PSI de presin mayores que el aire

a presin atmosfrica

Cuando se liberan a la atmsfera,

regresan a 8 pies cbicos y 14.7 PSIA y realizan trabajo!

MOTOR NEUMTICO

El aire que ha sido comprimido sobre la presin atmosfrica regresar a la presin atmosfrica cuando se libere. Por lo tanto:

El aire comprimido es energa almacenada!

1 lb. de Aire @ 70F

PATM13.4 FT3

1.72 FT3100 PSIG

ENERGIA

PRESINBARPSIG kgf/cm2kPa

14.5 1 100 1.02

CAUDALm3/minCFM lts/seg

35.3 1 16.7

REGLA DE DEDO

4 CFM

1 HP producir cerca de 4 CFM @100 PSIG113.28 litros @ 7 bar

TIPOS DE COMPRESORES

Paletas

Centrifugo

Reciprocante

Tornillo

Definiciones

Humedad absoluta:

Se denomina as al peso de agua (en forma de vapor) existente en 1 Kg de aire seco, en cualquier condicin de presin o temperatura.

X = Kg de vapor de agua / Kg de aire seco

Humedad relativa :

Es la relacin entre la humedad absoluta existente en el aire y la humedad absoluta mxima que podra contener si estuviera saturado:

Xr = (X / Xs) x 100

Donde:Xr = humedad relativa en %X = humedad absolutaXs = humedad absoluta de saturacin

Una humedad relativa del 100 % indica que estamos en presencia de un aire saturado, es decir que ya no admite ms humedad (X = Xs).

Influencia de la Presin y la Temperatura en la capacidad de contener humedad del aire:

Al incrementarse la temperatura del aire hmedo, ste incrementa la capacidad de contener humedad y viceversa.

Al incrementarse la presin del aire hmedo, ste reduce su capacidad de contener humedad y viceversa.

Temperatura de punto de roco:

Es la temperatura a la cual el vapor de agua contenido en el aire, a una presin determinada, comienza a condensarse.

Temperaturas inferiores a la del punto de roco, generarn condensacin de la humedad.

Temperaturas superiores a la del punto de roco, no generarn condensacin de la humedad.

Definiciones

CONDENSADOS GENERADOS A DIFERENTES TEMPERATURAS DE PUNTO DE ROCO

(Condiciones atmosfricas: 2800 msnm, 20C, 60% HR)(Condiciones a la salida del compresor: 8 bar, 100% servicio en carga)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

CAUDAL (scfm)

C

O

N

D

E

N

S

A

D

O

S

(

l

t

/

h

r

)

Definiciones

50 C

40 C

30 C

20 C

10 C

0 C

-40 C

Problemas relacionados con la humedad

La presencia de agua condensada en las lneas de aire, causada por ladiminucin de temperatura, traer como consecuencias:

- Oxidar las tuberas y componentes neumticos.- Destruir la pelcula lubricante existente entre las dos superficies que estn

en contacto, causando desgaste prematuro y reduciendo la vida til de laspiezas, vlvulas, cilindros, etc.

- - Arrastrar partculas slidas que perjudicarn el funcionamiento de loscomponentes neumticos.

- Aumentar el ndice de mantenimiento.- Imposibilitar la aplicacin en equipos de pulverizacin.- Provocar golpes de ariete en las superficies adyacentes, etc.

COMPONENTES PARA LA PREPARACIN DEL AIRE

14

15

Los compresores sonmquinas que convierten laenerga mecnica de unmotor elctrico o decombustin interna enenerga potencial de airecomprimido.

COMPRESORES DE AIRE

16


COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVO O VOLUMTRICOS

TURBOCOMPRESORES O

DINMICOS


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COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVOTrabajan sobre el principio de incrementar la presin de unvolumen determinado de aire al reducir ese volumen en unacmara encerrada, se basan en el principio de Boyle Mariotte,por lo tanto, se consideran como procesos isotrmicos.

02

4

18

Conocidos tambin como compresores dinmicos; este tipo decompresor utilizan impulsores para impartir velocidad y presin alflujo de aire.

TURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORES

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COMPRESORES DE

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

COMPRESORES ALTERNATIVOS

C. EMBOLO C. DIAFRAGMA

COMPRESORES ROTATIVOS

C. TORNILLO C. PALETAS C. LBULOS

CLASIFICACIN DE LOS COMPRESORES

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COMPRESOR DE SIMPLE ACCIN (EFECTO).-

Vstago (Biela)

Pistn

Vlvula de admisin

Vlvula de Escape

21

COMPRESOR DE DOBLE ACCIN (EFECTO).-

22

COMPRESOR DE MBOLO DE UNA ETAPA

1

2

3

4

5

1.- Rotor. 2.- mbolo. 3.- Biela. 4.- Vlvulas. 5.- Carcasa.

DEP

SITO

AMBIENTE

23

COMPRESOR DE MBOLO DE UNA ETAPA

Anillos

Proceso de compresin idealProceso de compresin idealProceso de compresin idealProceso de compresin idealEl estudio termodinmico de la compresin es universal para todos lostipos de compresores, para comprenderlo mejor se va a tomar comoejemplo el compresor alternativo de mbolo en el plano Presin Volumen.

23

4 1

Ciclo de funcionamiento: se lleva a cabo en cuatro tiempos.

Compresin (1) Descarga (2) Expansin (3) Aspiracin (4)

Partimos del punto 1, se realiza la compresin hasta que la presin dentro delcilindro supera la presin en el conducto de impulsin (punto 2), esto abre lavlvula de impulsin y comienza la fase de descarga del gas (punto 3).

Termina la carrera y la presin comienza a descender, lo que cierra la vlvulade impulsin (fase de expansin). La disminucin de presin contina hastaque la diferencia de presiones entre el cilindro y el sistema de aspiracin abrela vlvula de aspiracin (punto 4).

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PROCESO DE COMPRESIN REALPROCESO DE COMPRESIN REALPROCESO DE COMPRESIN REALPROCESO DE COMPRESIN REAL

Se diferencia del ideal, en que el fluido como el compresor sonreales, es decir con imperfecciones y limitaciones que reducen laeficiencia del compresor.

Rozamiento interno (turbulencias). Retraso en la apertura y cierre de las vlvulas.

PROCESO REALPROCESO IDEAL26

27

COMPRESOR DE MBOLO DE DOS ETAPAS

28

PARTES PRINCIPALES DELCOMPRESOR

29

CARACTERSTICAS DE LOS COMPRESORES DE EMBOLO

29

Sencillo. Los modelos de una etapa comprimen aire a una presin final en una

carrera. Generalmente se utilizan para presiones de hasta 11 bar. La polea proporciona un diseo fiable y un funcionamiento ms fro. Los duraderos cilindros de hierro fundido han sido diseados para

una mayor vida til de la cabeza. Ofrecen alta estabilidad trmica ymayor durabilidad.

Siempre tiene sistema de refrigeracin.

Se alcanzan presiones elevadas.

La polea sirve como sistema de refrigeracin.

Demasiado ruidoso.

30

COMPRESOR DE DIAFRAGMA

31

COMPRESOR DE MEMBRANA O DIAFRAGMA

1

2

3

4

5

6

1.- Vlvulas. 2.- Biela. 3.- Diafragma. 4.- mbolo 5.- Carcasa. 6.- Rotor.

32

COMPRESOR DE PALETAS

32

33

1

2 3 4

5

1.- Entrada de a ire . 2 .- R otor. 3 .- Lbu lo . 4 .- C arcasa. 5 .- Sa lida de a ire a presin.

COMPRESOR DE LBULOS (ROOTS)

34

COMPRESOR DE TORNILLOS

35

COMPRESOR DE TORNILLO

35

12

34

56

1Motor.2Engranajes helicoidales.3Tornillo helicoidal macho.4Rodamientos cnicos dobles.5Tornillo helicoidal hembra.6Carcasa.

36

PARTES PRINCIPALES DE UN COMPRESOR

37

ACUMULADOR/DEPOSITO

3838

COMPRESOR DE DOS ETAPAS MODELO 2420D5 INGERSOLL-RAND CON SUS PARTES

Manmetro

Filtro

Acumulador

Motor

Intercambiador de calorProteccin

Carcasa

Cabezal dealta presin

Cabezal de baja presin

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CARACTERSTICAS DEL DEPOSITO

Evita que el motor del compresor est trabajando continuamente.

Absorbe los diferentes consumos de elementos neumticos.

Absorbe los diferentes valores de presin que da el compresor.

Favorece el enfriamiento del aire

Limita la presin

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EL TAMAO DE UN ACUMULADOR DE AIRE COMPRIMIDO DEPENDE:

Del caudal de suministro del compresor

Del consumo de aire

De la red de tuberas (volumen suplementario)

41

CLCULO DEL DEPOSITO

( )3

21

10**25.0

=

pPZQV no

P1 = Presin mxima en el interior del tanque (Bar)

P2 = Presin mnima en el interior del tanque. (Bar)

Qn = Caudal suministrado por el compresor en m3/h.

Z = Conexiones / Desconexiones por hora del compresor.

Vo = Volumen Nominal del tanque.

42

CLCULO DEL COSTO DEL AIRE COMPRIMIDO

42

Un compresor tiene un deposito de 2 m3 y tarda en llenarlo 7minutos a una presin de 6 bar, tiene un motor de 10 kW, elcosto del Kwh es de 0.11$ Cul es el costo de un metrocbico de aire comprimido a 6 bar?

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