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TP Compresores
TP Compresores
TP Compresores
2011
Trabajo Práctico Nº : Compresores
Daniel Olivera
INSTALACIONES INDUSTRIALES 2011
1. Clasificación de compresores
Compresor es la maquina útil conducida, que realiza el trabajo de elevar la presión de un gas. Se clasifican
en:
Compresor de desplazamiento positivo: Es la máquina en la que los volúmenes sucesivos de gas son
confinados dentro de un espacio cerrado y elevados a una presión mayor
Compresor reciprocante: Es la máquina de desplazamiento positivo en la cual el elemento que eleva la
presión es un émbolo con movimiento alternativo
Compresor rotativo: Es la máquina en la cual la compresión y desplazamiento del gas se efectúa por acción
positiva de los elementos rotatorios.
Otros compresores: Paletas deslizantes, Anillo líquido, Rotor helicoidal, Diafragma centrífugo.
COMPRESORES SIN ESPACION NOCIVO:
Compresión adiabática reversible. Transformación MABE
El trabajo suministrado para esta transformación reversible vale, de acuerdo con lo establecido en el titulo
60,
Lc=k*L=k*p1*V1*[1-(p2/p1)^((k-1)/k)]/(k-1)
Para compresores de aire k=1.4
Compresión politrópica. Transformación MACE
La formula es igual al anterior cambian k por n, siendo 1<n<k
Lc=n*L=n*p1*V1*[1-(p2/p1)^((n-1)/n)]/(n-1)
Compresión isotérmica. Transformación MADE
El trabajo suministrado para esta transformación reversible vale, de acuerdo con lo establecido en el titulo
60,
Lc=L=2.303*R*T*Log(p1/p2) = 2.303*p1*v1*Log(p1/p2)
E D C B
P2
Lc
-
P1 A
M
V1
2. Rendimiento de un compresor:
Mecánico: =
De la compresión:
Total:
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3. Efectividad térmica: aumento de energía utilizable del sistema abierto sobre la disminución de energía utilizable
del medio (para un proceso adiabático)
La compresión en 2 o en más etapas, con enfriamientos intermedios, permite economizar el trabajo que debe
suministrarse al compresor.
También, mediante este sistema el aumento del rendimiento volumétrico; en efecto, si este aumenta si es menor la
relación de presiones p2/p1: si la compresión se realiza en dos o en más cilindros, el rendimiento es mayor que el
correspondiente a un solo cilindro que tuviera el mismo espacio nocivo y operara entre las mismas presiones inicial y
final.
Otra ventaja es que las temperaturas del aire en cada cilindro no son muy altas, y ello favorece la lubricación de los
cilindros y émbolos.
Q23
QA
Qb
I1 I2
I3
I4
ALB
ALB
4 3
Lc
1 2
V
V4 V3
V1 V2
1 2
V3 V
V4
V1 V2
Todos deben ser calibrados antes del ensayo y verificados después del mismo. Si las desviaciones producidas
en el periodo de ensayo superan e l 1%, puede ser causa de nulidad de la prueba.
Figura 9
Tanto el acumulador como la válvula de estrangulación deben disponerse entre el compresor y el elemento de
medida de caudal (tobera, brida orificio o rotarómetro).
Figura 10
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El volumen del acumulador debe ser, como mínimo, cuarenta veces el volumen desplazado por cada carrera del
pistón del compresor.
La instalación de la figura 9 está destinada a ensayar compresores cuya presión de descarga sea tal que supere
las pérdidas de cargas promovidas por los elementos intercalados en el sistema y, además, que el aire
comprimido se descargue a la atmósfera.
La instalación de la figura 10 está destinada a ensayos de bombas de vacío o de aspiración.
En cuanto al procedimiento a seguir, cabe destacar que previo a los ensayos, se debe verificar la ausencia de
fugas en el sistema, el funcionamiento correcto de todos los instrumentos y la buena circulación del agua de
refrigeración.
Dichas verificaciones se realizan mientras el compresor trabaja en vacío hasta lograr una correcta lubricación.
Cumplida esta etapa se comienza a elevar la presión dentro del tanque hasta alcanzar el valor señalado para la
prueba, dejándolo trabajar hasta que el sistema se estabilice y adquiera una temperatura de equilibrio en un
tiempo no mayor de 2 horas.
Obtenido dicho régimen se apuntan las lecturas de los instrumentos cuyos valores sirvan para el cálculo, ya sea
de velocidad, presión o temperatura, repitiendo el procedimiento hasta confirmar los valores.
Previo al ensayo se deberá observar si los medidores de presión evidencian una inestabilidad desmedida, y si la
misma supera en un 10% el valor absoluto, debe realizarse la respectiva corrección.
Cuando el compresor trabaja con el agua de refrigeración, deberá establecerse la forma y puntos en que se
determinarán las temperaturas como así también la evaluación del caudal que circula.
Para cumplimentar la finalidad de los ensayos es necesario realizar las siguientes determinaciones:
a. Presión de aspiración
b. Presión de descarga
c. Temperatura de aspiración
d. Temperatura de descarga
e. Volumen desplazado
f. Velocidad de rotación
g. Salto de temperatura en el circuito de refrigeración
h. Potencia entregada
i. Potencia consumida en rozamientos
En cuanto a la duración del ensayo, generalmente está establecido en el contrato respectivo, pero, en general,
corresponde considerar que el mismo deberá ser de tal forma que la unidad se encuentre en régimen y que los
valores obtenidos, al ser repetidos, sean estables. De cualquier manera, el periodo de prueba no debe ser menor
de una hora.
Durante el período de prueba la máquina debe quedar en continua observación y los valores anotados, en
distintas lecturas de los instrumentos, no deben superar las tolerancias que ASME aconseja a tal fin.
a. Presión de aspiración 2%
b. Presión de descarga 1%
c. Diferencia de temperatura 15ºF
d. Velocidad de rotación 3%
e. Voltaje 5%
f. Frecuencia 3%
g. Cos fi 1%
h. Deslizamiento de correas 3%
La medida de la capacidad, como ya se dijo, se puede realizar por medio de placa orificio, tobera o rotarómetro,
pero siguiendo lo aconsejado por la norma norteamericana, la mayoría de las firmas especialistas utilizan el
segundo elemento.
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En ese sentido, la tobera ofrece notables ventajas, siempre que su construcción se realice conforme a la técnica
correspondiente.
Por ejemplo, el diámetro de la cañería donde se instala la tobera deberá ser, por lo menos, cuatro veces mayor
que el diámetro de ésta.
La sección recta de aguas arriba, es decir, la anterior a la tobera, en el caso de la figura 9, deberá ser mayor de 10
diámetros mientras que en el caso del dispositivo de la figura 10, el tramo de aguas abajo deberá ser mayor de 5
diámetros.
La presión diferencial se toma mediante dos manómetros (desplazados angularmente 90º), conectados sobre
una misma sección ubicada a 1 diámetro del filo interior de la tobera, para el caso que se mida el caudal
impulsado y a ½ diámetro, cuando se trata de evaluar el caudal aspirado.
Las normas también indican la forma de medir las temperaturas, indicando precauciones y procedimientos a tal
fin.
La presentación de un informe de ensayo de estas máquinas debe establecer, fundamentalmente, la capacidad y
la potencia consumida, referidas a específicas condiciones de operación, incluyendo presión de aspiración,
presión de descarga, velocidad de rotación, temperaturas del agua de refrigeración y temperaturas del gas
comprimido.
En cuanto al motor del accionamiento, se acostumbra a referir la potencia consumida en CV por unidad de
capacidad.
9. Cálculo de Capacidad
Existen distintos métodos y cálculos para la determinación de la capacidad de un compresor, pero, el
procedimiento indicado por la norma ASME es el más aconsejable, no obstante estar referido a unidades de
medida inglesa.
El cálculo simplificado de la capacidad está dado por la expresión siguiente, teniendo como exigencia que la
presión diferencial de la tobera no sea menor de 10 ni mayor de 40 pulgadas de columna de H2O:
Otra forma de determinar la capacidad del compresor es mediante el “sistema de presión variable”.
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También, y como alternativa, en algunos casos, se sabe medir el caudal mediante gasómetros o campanas de
aforo, como los detallado en el capítulo de Mediciones de Caudal.
Otro método es por medio de un contador volumétrico. Estos aparatos son bastantes precisos, con
tolerancias de 0.5%, pero obligan a intercalar un depósito entre el compresor y el medidor.
Este depósito debe trabajar de pulmón amortiguado los efectos promovidos por cada embolada y
expandiendo el fluido a valores muy próximos a la presión atmosférica. Figura 14.
10.Calculo de la potencia:
La evaluación de la potencia Ne consumida por un compresor, siempre que el sistema lo permita y sea
compatible con la determinación, puede realizarse por algún método de medición de potencia, aplicando el
freno dinamométrico mas acorde con la máquina a ensayar
Como se comprenderá, es fundamental determinar el número de RPM, por lo que debe disponerse de un cuenta
vueltas apropiado:
Otro procedimiento que se aplica por medio de la medida de la potencia eléctrica que consume el motor que
acciona la máquina, debiendo considerarse a tal fin, el factor de pérdida por deslizamiento de correas, si las
hubiere.
La determinación de la potencia indicada Ni puede hacerse por medio de la medida del trabajo indicado, lo que
en compresores que giran a menos de 600 RPM se logra con la ayuda de un aparato indicador que permite
obtener el diagrama del ciclo respectivo.
Cuando el compresor no admite el montaje del indicador o el número de vueltas es muy elevado, es aconsejable
obtener el valor de Ni por vía indirecta, pudiendo procederse como en los motores de combustión interna por
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medio del sistema de “motor de arrastre”, lo que nos permite medir la potencia consumida por resistencias
pasivas, valor éste que sumado a la Ne obtenido en el eje nos dará el valor de Ni.
En cuanto al rendimiento mecánico, resulta del cociente de ambas potencias: