apuntes de compresor

COMPRESORES
La técnica de compresión es de gran importancia para la actividad productiva. Los compresores son indispensables en la minería, en las industrias químicas, en industrias manufactureras, en plantas de fertilización, en refinerías e industrias petroquímicas, en las siderúrgica, en sistemas de refrigeración y en general, en toda industria y taller.
Los gases comprimidos pueden ser:Aire, nitrógeno, gas natural, metano, propano, u otros hidrocarburos, oxigeno, ácido nítrico, amoniaco, freonas u otro refrigerante, cloro, gas u otro cualquier gas de utilización industrial.
El más importante el aire comprimido es económico, seguro, fácil de manejar y tiene múltiples aplicaciones, accionando gran variedad de máquinas y herramientas de control de procesos, agente limpiante y mediode transporte.
Los compresores pueden ser tan pequeños como sencillo, soplador de taller, o tan grande como máquinas que pueden movilizar asta un millón de metros cúbicos por hora de gas.
Nota:
1.- Se estudiará solamente compresores de desplazamiento positivo (compresores volumétricos).
2.- Los gases se comportan idealmente, esta hipótesis es válida cuando las pérdidas son moderadas, en algunasaplicaciones sin embargo los gases son comprimidos a muy altas presiones, de manera que la suposición ideal puede conducir a errores importantes. Se considera gas ideal.
3.- Consideraciones respecto a unidades, expresiones usuales.
M3/min ; l/s ; ft3/min
Al usar unidades tener presente siempre la densidad del gas que es altamente dependiente de su estado termodinámico. Por ello su unidad devolumen debe estar siempre referida a condiciones normales Nm3 (metros cúbicos en condiciones normales), en algunas publicaciones se referieren a 1001 Cp y 20º C y en algunos casos están referida a 1 atm y 273º K.

ASPECTOS TERMODINÁMICOS.
Si consideramos un gas contenido en el interior de un sistema hermético cuyas fronteras puedan desplazarse de forma que, que a partir de un estado inicialarbitrario del gas, el volumen se reduce, en efecto la presión puede subir o incluso disminuir dependiendo fundamentalmente de las transferencias de calor que ocurre entre el gas y el entorno.
ó P1•V1n = P2•V2n

entonces:
La primera ley aplicada a la termodinámica de masa constante.
W - Q = U2 -U1

CONVENCIÓN DE SIGNOS.
1.- Calor positivo al subir del mismo.
2.- El trabajo espositivo al efectuarse sobre el sistema si la substancia es un gas ideal con capacidades calóricas constantes.
W - Q = m • Cv • (T2 - T1) •
Aplicando: donde:
•
Si es un proceso adiabático la ecuación de W-Q=m•Cv•(T2 -T1) permite deducir que la energía que se comunica al gas en forma de trabajo debe manifestarse en un aumento de temperatura en este caso T2>T1 como V1>V2 y elcoeficiente n es mayor que la unidad.
En segundo término un caso especial es aquel en el cual la temperatura inicial es igual a la temperatura T2, Lo que implica n=1 y que le calor entregado es igual al trabajo realizado sobre el gas.

COMPRESIÓN POLITRÓPICA.
PVn = constante, cuando n>0 , lo que implica compresión politrópica
PVn = P1V1n lo que implica
Caso compresión adiabatico esto significa quela entropía es constante el coeficiente n es igual al coeficiente k=Cp /Cv

Compresión Isotérmica, n=1.

Trabajo de compresión politrópica.

Para gases ideales:
• ; rp = P2 / P1
Si la compresión es isotérmica:

Válida para procesos reversibles.

POTENCIA INTERNA.
La ecuación de la ecuación de la energía a un volumen de control de flujo estacionario, subíndice 1 y 2corresponden a la entrada y salida (descarga) del sistema.
formula
En la compresión los gases y los cambios de energía potencial son siempre insignificante. Además en los compresores dinámicos el flujo es esencialmente adiabatico.
Formula
En los compresores alternantes podemos igualar los cambios en v2/2g y conservar el caudal Q.
Por lo tanto, W - Q = m • (h2 - h1)
Para un proceso idéntico a W - Q...