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Compresores

1. Compresores Equipo 4 Integrantes: Carrillo Rojas Bryan Eduardo Pérez Miranda Fernando Torres Sixto Bryan Zavala Esquivel Daniel Eduardo

2. Que son Son máquinas que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles sobre los que operan para hacerlos fluir, aumentando al mismo tiempo su presión. La salida de la presión P2 debe de ser mayor a la entrada de la presión P1, esto es debido al funcionamiento del compresor La energía para que un compensador pueda efectuar su trabajo la proporciona un motor eléctrico o una turbina de vapor.  

3. Ejemplos de utilidad de los compresores para la industria — Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos — Proveer de aire para combustión — Recircular gas a un proceso o sistema — Producir condiciones idóneas para que se produzca una reacción química — Producir y mantener niveles de presión adecuados por razones de proceso de torres — Alimentar aire a presión para mantener algún elemento en circulación.

4. Tipos de compresores

5. Partes de un compresor para su funcionamiento Cilindro: Unido a la b iela , generan el espacio para que el pistón pueda moverse y generar la compresión del gas. Cigüeñal: Funciona como eje para que la biela pueda modificar su trayectoria según la función en la que se encuentre el compresor. Se compone de codos y contrapesos para dichos fines. Biela: Se encarga de transmitir la presión que producen los gases sobre el pistón hacia el cigüeñal.

6. Pistón: Los pistones se mueven hacia arriba y hacia abajo, con esto aumentando o disminuyendo el volumen y al mismo tiempo la presión. Válvulas (Entrada/Salida): Permite el paso o la salida de los fluidos. Cabezal: Es la pieza que realiza la compresión del aire. Biela y manivela: Estas piezas generan el movimiento del pistón y lo conducen a la generación de presión en el fluido.

7. Principios básicos del compresor

8. Ciclo de un comprensor

9. Etapa de expansión: Durante esta etapa tanto la válvula de descarga como la de entrada permanecen cerradas. El pistón comienza la carrera de retroceso, el gas contenido dentro del cilindro sufre un aumento de volumen por lo que la presión interior del sistema se reduce. Antes de llegar al punto la válvula de admisión al cilindro se abre. Etapa de admisión: El pistón durante esta etapa retrocede provocando una depresión en la interior del cilindro que es compensada por la entrada de gas fresco a través de la línea de admisión. La válvula de admisión se cerrará volviendo al “comienzo de compresión” creando y empezando un nuevo ciclo

10. Funcionamiento de manera Básica El pistón compresor comienza a bajar dentro del cilindro generando un vacío Se abre la válvula de entrada, mientras el pistón va bajando al cilindro le entra aire hasta quedar lleno Cuando el cigüeñal completa media revolución el pistón comienza a subir nuevamente La presión que se genera dentro del cilindro cierran la válvula de entrada, la presión del cilindro va en aumento y abre la válvula de salida

11. El pistón llega a la parte más alta de su recorrido empujando la carga de aire que contiene a través de la válvula de salida hasta un tanque dónde se almacena el aire. Al alcanzar el pistón su punto máximo de compresión la válvula vuelve a cerrarse el ciclo se repite.

12. CLASIFICACIÓN

13. ¿Cómo se comprime el aire? Los compresores absorben aire a través de una válvula de entrada, lo comprimen al volumen deseado y lo descargan presurizado a un depósito a través de una válvula de salida.

14. Desplazamiento positivo Confinan el aire en un espacio reducido, generalmente mediante el movimiento de un dispositivo mecánico, produciéndose el incremento de la presión interna hasta llegar al valor de diseño previsto, momento en el cual el aire es liberado al sistema.

15. Los compresores de desplazamiento positivo utilizan distintas tecnologías para comprimir aire y se enmarcan en dos categorías: rotativos y alternativos. Rotativos: Utilizan un componente rotativo para comprimir gases. Alternativos: Emplean un cilindro para comprimir aire mediante un movimiento ascendente y descendente.

16. Compresor de paleta Tiene una carcasa fija en la que se coloca un disco de rotor rotativo que tiene ranuras que se usan para sujetar las paletas deslizantes. Cuando el rotor gira, el disco también gira, lo que permite que las paletas deslizantes se muevan, ya que la superficie interior de la carcasa es excéntrica Cuando esas paletas se alejan del centro, queda atrapada una gran cantidad de aire en su interior y, con la rotación, las palas deslizantes convergen debido a su forma y el aire atrapado en ellas se comprime.

17. Ventajas del compresor de paletas • Máquinas poco ruidosas. • No necesitan válvula de admisión por lo que el vapor aspirado entra de manera continua. • No existen espacios muertos perjudiciales. • Rendimientos volumétricos muy altos. Desventajas del compresor de paletas • Su fabricación exige una gran precisión.

18. Compresor de tornillo En un compresor de tornillo (o de doble rotor), el aire queda atrapado y sellado entre los perfiles de dos tornillos, uno macho y otro hembra. A medida que los dos tornillos o rotores helicoidales giran y engranan, el aire es empujado a lo largo de ellos hacia un espacio cada vez más pequeño. Esto provoca un aumento de la presión para permitir que el volumen de aire dado encaje en las cavidades de la cámara de compresión.

19. Los compresores de tornillo generalmente se refrigeran con aceite. Los compresores de aire de tornillo sin aceite se enfrían con aire y con agua. Ofrecen las mismas prestaciones que los lubricados pero en entornos de trabajo en los que se requiere aire sin aceite. Ventajas : Menos ruidoso Suministran gran cantidad de aire comprimido Más eficiente energéticamente en comparación con los compresores de tipo pistón El suministro de aire es continuo en comparación con los compresores alternativos Temperatura final del aire comprimido relativamente baja Desventajas Más caro que un compresor de tipo pistón Diseño más complejo Es importante realizar un mantenimiento con frecuencia

20. Compresor de lóbulos Este tipo de compresor utiliza rotores de lóbulos rotativos para comprimir el aire. El principio de funcionamiento se basa en la rotación de dos rotores de lóbulos dentro de la carcasa. Los rotores giran sincrónicamente y en sentido contrario, formando entre ellos cámaras por las que entra aire. Los lóbulos se limitan a mover el aire, logrando incrementar la presión en función de la contrapresión con la que se encuentran a la salida del equipo. Esta contrapresión viene dada por las pérdidas por fricción y los requisitos de presión del sistema con el que opera.

21. Ventajas El caudal varia aproximadamente en proporción lineal con la velocidad de rotación Más soplantes que compresores Desventajas El ruido La necesaria precisión de fabricación Delicadeza y complejidad del mando El aire comprimido se calienta extremadamente

22. Compresor Scroll Son unos de los mejores compresores de tipo rotativo. En ellos el aire se comprime mediante dos elementos en espiral. Uno de los elementos es estacionario y el otro se mueve en pequeños círculos excéntricos dentro de la espiral. El aire queda atrapado en el interior de la espiral de ese elemento, y se transporta en pequeñas bolsas de aire al centro de la espiral.

23. Ventajas: Muy silenciosos De tamaño compacto Diseño simple, sin tantas piezas No usan aceite y requieren poco mantenimiento Desventajas: Capacidad de salida de aire baja Relativamente caro Temperatura del aire comprimido demasiado alta

24. Compresor de pistón Funciona siguiendo el principio de la compresión por desplazamiento. Esto significa que, para comprimir el aire, estas máquinas encierran un determinado volumen de gas e incrementan su presión mediante el desplazamiento de una o más piezas móviles. Los compresores de pistón cuentan con un sistema de válvulas formado por dos discos de acero inoxidable (1). Cuando el pistón se desplaza hacia abajo, el disco más grande se dobla y permite el paso del aire al interior del cilindro (2). Cuando el pistón asciende, el disco grande se dobla hacia arriba impidiendo la entrada de más aire y el disco pequeño, también flexible, permite pasar el aire ya comprimido a través del orificio de la válvula (3).

25. Ventajas: Bajos costos de inversión Bajos costos de servicio Fácil de transportar Funcionamiento sencillo Desventajas: Viable solo para aplicaciones con suministro discontinuo (intermitente) de aire comprimido Se generan pulsos de aire comprimido durante su funcionamiento Alto nivel de ruido Altos costos de producción de aire comprimido

26. Compresor de diafragma Son compresores alternativos y funcionan de manera similar a los compresores de pistón. La diferencia es el sistema de cierre hermétrico que en los compresores de pistón lo realizan los segmentos y en los de membrana se realiza con la membrana elástica. La ventaja de este compresor es que el aire no entra en contacto con las partes metálicas del compresor, evitando la contaminación del aire con el aceite de lubricación. El motor acciona un mecanismo de pistón, donde se transforma el movimiento rotatorio del motor en movimiento rectilíneo alternativo, que hace que suba y baje el pistón.

27. Ventajas: Menor consumo de corriente Diagrafma de material flexible no metálico puede soportar mejor la acción corrosiva de las martes metálicas de algunas bombas. No requieren mantenimiento continuo. Menor tamaño. Desventajas: El ruido al funcionar. Relativa baja presión de trabajo.

28. Compresores de desplazamiento dinámico

29. También llamados turbocompresores. Su principio de funcionamiento está basado en la aceleración de las moléculas que conforman un gas. Son compresores utilizados para mover mucho volumen de gases a baja presión. En este tipo de compresor los gases se impulsan a una gran velocidad y se descargan a través de unos difusores. En los difusores, se disminuye la aceleración y la velocidad, por lo que la energía cinética se transforma en presión. El compresor dinámico trabaja a una presión constante. Estos compresores suelen ser de gran tamaño.

30. Aunque en el campo de las grandes presiones los compresores de desplazamiento positivo son aún insustituibles, la evolución de los compresores dinámicos hace posible su aplicación a presiones cada vez más elevadas y con grandes flujos. El rendimiento de un compresor dinámico puede verse afectado por condiciones externas: por ejemplo, un cambio en la temperatura de entrada provoca un cambio en la capacidad. Su uso se da en prácticamente cualquier lugar en el que se necesite mover grandes volúmenes de aire. Aplicaciones químicas y petroquímicas, generación de energía, plantas de fabricación de gases industriales, acero, vidrio, etc. El más simple es un ventilador que usamos en nuestro entorno para refrescarnos para aumentar la velocidad del aire en nuestro.

31. Compresor radial o centrífugo El aire o gas se mueve perpendicular al eje de rotación. De forma ideal, un compresor centrifugo aumenta la presión del fluido a base de energía cinética producida por el rotor. Tienen menos componentes, lo que provoca menor fricción, son relativamente eficientes, y proporcionan un caudal mayor que los compresores de desplazamiento positivos.

32. Toma de gas o tobera de admisión Salida de gas Impulsor o rodete Voluta Eje de rotación del impulsor Difusor Álabes En este tipo de compresores, el gas entra a través de la tobera de admisión, pasando por el impulsor o rodete, lo que genera un flujo turbulento. El impulsor recibe el gas desde la tobera de admisión y lo comprime incrementando la energía cinética del gas (que se puede considerar proporcional al producto de la velocidad relativa del álabe). La velocidad resultante es el vector suma de la velocidad relativa y la velocidad en la punta del álabe. Rodeando al impulsor (o en la parte trasera), se encuentra el difusor, que tiene la misión de reducir gradualmente la velocidad del gas cuando éste sale del impulsor. El difusor convierte la energía cinética del gas a un nivel de presión superior. Posteriormente, el gas abandona el difusor atravesando un canal que se encuentra en la carcasa, llamado voluta, y finalmente sale por la tobera o caracol de descarga. En un compresor de varias etapas, el gas que sale del difusor va directamente al impulsor de la siguiente etapa. Eje del motor

33. Uno de los elementos que poseen más importancia en el funcionamiento de los compresores centrífugos son los impulsores o rodetes. Abiertos: Poseen la capacidad para operar a altas velocidades y pueden producir saltos de energía muy elevados. La desventaja que tienen los impulsores abiertos es que tienen baja eficiencia debido al lado abierto, ya que pueden existir fugas. Semiabiertos: Ofrecen lo mejor de los abiertos y los cerrados. Cerrados: No inducen tanta energía al gas como los abiertos, sin embargo, no están sometidos a tantos esfuerzos.

34. Tienen buen rendimiento en muchas aplicaciones, que pueden ser desde transportación neumática hasta extracción de aire o gas del proceso en sistemas de alta resistencia. Se utilizan generalmente en generación de energía, gases industriales, plantas de fertilizantes, de fabricación de vidrio o de acero. También en aplicaciones petroquímicas y químicas. Además de todas aquellas aplicaciones que requieran una necesidad de grandes volúmenes de aire.

35. Compresor AXIAL El aire o gas se mueve paralelo al eje de rotación. Formado por un conjunto de cuchillas giratorias y un conjunto de cuchillas estacionarias. Su función es aumentar la presión del flujo gaseoso que entra de forma continua. Esto permite que las etapas siguientes al compresor se ejecuten de una forma más eficaz.

36. Los compresores axiales hacen pasar el aire o gas a lo largo del eje del compresor y a través de varias filas de álabes fijos (álabes del estator) y giratorios (álabes del rotor). Los álabes giratorios ejercen una fuerza de torsión en el gas, por lo que su velocidad incrementa gradualmente. Al mismo tiempo, los álabes fijos convierten la energía cinética en presión mediante la disminución de la velocidad del gas. Y orientan el gas hacia el siguiente conjunto de álabes giratorios. De esta manera, se va acelerando y decelerando el gas hasta su descarga. Normalmente, los compresores axiales son más pequeños y ligeros que sus compresores centrífugos equivalentes y suelen funcionar a velocidades más altas. Se utilizan para flujos volumétricos constantes de alto valor a una presiones relativamente moderadas, por ejemplo, en sistemas de ventilación.

37. Ventajas Compresor radial o centrífugo A medida que la velocidad del rodete se reduce, la capacidad del compresor aumenta. Entrega aire sin necesidad de lubricante No necesita fundaciones especiales Gran capacidad para entregar volúmenes de aire hasta 100,000 CFM (170000 m3/h) Compresor axial Mejor rendimiento Para un mismo gasto másico y presión, mayor número de revoluciones Tiene menor peso para igualdad de gasto másico y de relación de compresión. Menor área frontal (muy importante en su uso aeronáutico) Mayor relación de compresión y eficiencia.

38. Factores a considerar para la selección

39. Presión de Aire Todos los compresores domésticos populares generan una presión de 6 a 8 bares, los compresores industriales son capaces de generar una presión de aire equivalente a 25 bares. El valor de presión correspondiente a tal o cual modelo de compresor indica, que es capaz de generar una presión interna determinada y bombear la masa de aire en un espacio aislado

40. Caudal o Volumen El caudal es el volumen de aire que el compresor, independientemente de la presión generada, es capaz de bombear en un período de tiempo determinado. Se mide en m 3 /h o l/min.

41. Potencia Puede tratarse tanto de motores diésel, como de turbinas o propulsores eléctricos. La potencia del motor es una de las características determinantes, ya que el motor le ayuda al compresor a comprimir el aire.

42. Peso y Dimensiones Esas características varían mucho, desde dimensiones bastante pequeñas, típicas para los aparatos de taller compactos, que son fáciles de transportar hasta el lugar de las obras, hasta bastante grandes, que requieren un espacio independiente para su ubicación.

43. Volumen del Receptor El volumen del receptor también es una característica importante, ya que le permite al compresor de aire a funcionar marchando en vacío. Los receptores son unos tanques especiales destinados a acumular el aire comprimido. 

44. Corrosividad Corrosividad del gas bombeado. Hay que determinar la composición del gas corrosivo para todas las condiciones de operación

45. Hoja de especificaciones

46. Gracias por su atención