Refrigeracion

Termodinámica de los compresores de gas
Termodinámica Técnica II Emilio Rivera Chávez Septiembre 2007 - agosto 2009

¿Que es un Compresor de Gas?
What is a Gas Compressor? • Un compresor de gas es un dispositivo mecánico que aumenta la presión de un gas reduciendo su volumen. • La compresión de un gas naturalmente aumenta su temperatura.
Un compresor es a los gases … lo que una bomba es alos líquidos

¿Que es un Compresor de Gas?
What is a Gas Compressor?
Descarga de gas comprimido Entrada de gas de aspiración Gas baja presión p1 T1 ρ1
Gas Alta presión

Proceso de Compresión

p2 T2 ρ2 p2>>p1 T2 > T1

Tipos de compresores
Hay muchos tipos diferentes de compresores de gas. Los tipos más importantes son: • Compresores centrífugos • Compresores de flujo Axial •Compresores Reciprocantes

Compresores centrífugos
• Los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases mediante discos rotativos provistos de álabes en su periferia dentro de una carcasa que fuerza al gas incrementando su velocidad. • Un difusor convierte la energía cinética en energía de presión. • Esos compresores son usados principalmente para servicio continuo estacionario en instalacionesindustriales, tales como refinerías de petróleo, plantas químicas y petroquímicas y plantas de procesamiento de gas natural. Sus aplicaciones pueden ser desde 75 kW (100 hp) hasta miles de kW. • Con múltiples etapas estás máquinas pueden alcanzar presiones de salida extremadamente altas de hasta 69 MPa (10000 psi).

Centrifugal compressors

Compresor Rotativo (Turbina a gas)

Compresoresde flujo Axial
Axial-flow compressors
• Los compresores del flujo axial usan una serie de rotores giratorios provistos de alabes para comprimir el flujo de gas progresivamente. Alabes estacionarias, localizados aguas abajo de cada rotor, redireccionan el flujo hacia el próximo conjunto de alabes del próximo rotor. • El área del pasaje de gas disminuye a través del compresor para mantener unnúmero de Mach axial aproximadamente constante. • Normalmente se usan los compresores del axial-flujo en las aplicaciones de flujo, tal como los grandes motores de turbinas de gas. • Estos compresores son casi siempre multietapa.

Compresores Reciprocantes
Reciprocating compressors
• Los compresores reciprocantes usan pistones impulsados por un mecanismo de biela manivela. • Puede ser:Estacionarios o portátiles, de simple o múltiple etapa, de simple o doble efecto, e impulsados por ME o MCI. • Compresores reciprocantes desde 5 hasta 30 hp son comúnmente vistos en aplicaciones automotrices y son típicamente para servicio intermitente. • Compresores arriba de 1000 hp son aún comúnmente encontrados en grandes aplicaciones industriales, aunque su número esta declinando. • El rango de presionesde descarga puede estar desde baja presión hasta muy alta presión (> 35 Mpa o 5000 psi).

Compresores Reciprocantes
Reciprocating compressors

Ciclo de trabajo teórico de un compresor ideal, sin pérdidas, sin espació muerto y con un gas ideal.
3
Descarga

Ciclo teórico de un compresor alternativo

2

pVk=Cte

Compresión 4 1

Aspiración

PMI

PMS

Ciclo de trabajo real deun compresor, con espacio muerto y pérdidas. Descarga

Ciclo real-volumen de desplazamiento
3 2 pVk=Cte

Compresión Reexpansión

4

1

Aspiración

1

VD

V

PMI

PMS

Ciclo de trabajo teórico

COMPRESION POR ETAPAS
La relación entre la presión descarga p2 y la presión admisión p1, teóricamente puede tener cualquier valor. En la práctica, las relaciones de presión muyaltas requerirían de un compresor de gran tamaño y; Debido a que todo proceso de compresión implica un incremento de la temperatura del fluido que se comprime, es muy probable que en estos casos estas altas temperaturas afectarían a la máquina. (tanto en el aspecto mecánico como de lubricación). Por estas consideraciones técnicas, en compresores de una sola etapa la relación de compresión suele...