Compresores axiales

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COMPRESOR AXIAL

El aire en un compresor axial, fluye en la dirección del eje del compresor acoplado al eje por medio de un disco y una serie de álabes fijos o álabes del estator acoplados a la carcasa del compresor y concéntrico al eje de rotación. Cada conjunto de álabes móviles y álabes fijos forman una etapa del compresor.
El aire es tomado por el conjunto de álabes móviles e impulsado haciaatrás en sentido axial y entregado al conjunto de álabes fijos con una mayor velocidad. Los álabes fijos o álabes del estator actúan como difusor en cada etapa, transformando la energía cinética del aire en energía potencial en forma de presión y a su vez, dan al flujo el ángulo adecuado para entrar en los álabes móviles de la siguiente etapa
Cada etapa de un compresor axial produce un pequeñoincremento en la presión del aire, valores que rara vez superan relaciones de Un mayor incremento de presión en un compresor axial se logra instalando varias etapas, presentándose una reducción en la sección transversal a medida que el aire es comprimido.
Algunas de las ventajas más importantes de los compresores axiales frente a los compresores centrífugos, especialmente para aplicacionesaeronáuticas, son
* Eficiencias máximas debidas al efecto RAM que se presenta como consecuencia de su diseño axial.
* Mayores relaciones de presión obtenibles mediante múltiples etapas de compresión.
* Una menor área frontal y en consecuencia menor resistencia al avance.
* Menores pérdidas de energía debido a que no existen cambios considerables en la dirección del flujo de aire.Compresor axial (Kováts)

Desventajas más importantes frente a los compresores centrífugos
* Difícil manufactura y altos costos de producción.
* Peso relativamente mayor al del compresor centrífugo por la necesidad de un mayor número de etapas para la misma relación de presión.
* Alto consumo de potencia durante el arranque.
* Bajo incremento de presión por etapa.

El rotor estágeneralmente compuesto de discos en cuyas periferias se montan los álabes móviles
(Figura 4.2):

Figura 4.2: Rotor de compresor axial típico (P&WA)
.

Compresores multietapa

Etapas, diagramas de velocidades

Los compresores axiales comprenden un número de etapas, cada una de las cuales consiste en una rueda móvil y una fija. En la primera se le entrega al fluido cantidad de movimiento y la segunda actúacomo difusor, recobrando presión estática.

Los diagramas de velocidades se construyen en la forma usual, componiendo la velocidad periférica U y la velocidad absoluta C1 para formar la velocidad relativa W1 según la relación C1=U +W1 El ángulo de ataque de W1 se asume habitualmente tal que coincida con la tangente a la línea media del perfil alar, como en el caso del compresor centrífugo. LaFigura 4.10 ilustra los diagramas de velocidades de una etapa:


Figura 4.10: Diagramas de velocidades de una etapa (Shepherd)

En la figura se pueden hacer varias observaciones:
La velocidad absoluta de salida de la etapa es igual a la de entrada, por lo que la próxima etapa puede ser idéntica. Lo que cambia es la presión de estagnación en la rueda móvil.

Las fuerzas de sustentación y resistenciaal avance son normal y paralela respectivamente a la velocidad relativa de entrada, que es la velocidad de flujo desde el punto de vista del perfil.

Tanto L como D tienen componentes en las direcciones tangencial y axial. Las componentes tangenciales son la causa del torque que resiste el movimiento del rotor y absorbe la potencia en el eje. Las componentes axiales causan un empuje axial en elrotor (hacia delante), vale decir, el rotor se comporta en este sentido como una hélice.

La velocidad relativa de salida se asume tangencial al perfil, lo que no es exacto, como se discute en el apartado siguiente.

Se debe notar que la velocidad periférica U cambia en magnitud desde la base o raíz del álabe al extremo debido al cambio de radio. Asumiendo la velocidad absoluta constante en...
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