Compresor centrifugo

UNIDAD 3 Compresores centrífugos. Tipos. Componentes. Dimensionamiento. Performance. Funcionamiento anormal 1. Descripción El compresor centrífugo es una turbomáquina que consiste en un rotor que gira dentro de una carcasa provista de aberturas para el ingreso y egreso del fluído. El rotor es el elemento que convierte la energía mecánica del eje en cantidad de movimiento y por tanto energíacinética del fluído. En la carcasa se encuentra incorporado el elemento que convierte la EC en energía potencial de presión (el difusor) completando así la escala de conversión de energía. El difusor puede ser del tipo de paletas sustancialmente radiales, o de caracol. Las Figuras 3.1 y 3.2 ilustran un compresor radial con ambos tipos de difusores:

Figura 3.1: Compresor radial (Keenan)

18Figura 3.2: Compresor centrífugo (Lee) 1.1 Tipos El rotor de las figuras anteriores es del tipo abierto, de un solo lado y de paletas rectas o perfectamente radiales. Los rotores pueden ser de doble entrada, y también pueden tener una cubierta sobre los bordes de las paletas (Figura 3.3):

Figura 3.3: Rotores abiertos, cerrados y de doble entrada (Shepherd) En la descarga la paleta puede serperfectamente radial o bien inclinada hacia “adelante” (en el sentido de rotación) o hacia “atrás” (Figura 3.4)

Figura 3.4: Paletas con distintas inclinaciones (Shepherd) En ocasiones cada segunda paleta es recortada, comenzando a cierta distancia de la entrada, configuración denominada “divisora” (splitter vane). La Figura 3.5 muestra un rotor de diseño avanzado, paletas inclinadas hacia atrás ydivisoras en la entrada:

19

Figura 3.5: Rotor de diseño avanzado (Wilson) 2. Transferencia de cantidad de movimiento en el rotor Convencionalmente las estaciones de entrada y salida del rotor se indican con los índices 1 y 2. Debido a que el fluído sufre un cambio de dirección de 90 grados es necesario dibujar los diagramas de velocidades en dos planos: una vista en dirección radial para laentrada y una vista en dirección axial para la salida (Figura 3.6):

Figura 3.6: Diagramas de velocidades en el rotor (Shepherd)

20

La velocidad relativa W (en el diagrama, Vr) se indica paralela a la superficie media de la paleta, es decir, correctamente direccionada para una entrada sin pérdidas por choque, y saliendo en la dirección de la paleta. La velocidad absoluta de entrada C1 (en lafigura V ) se indica en el diagrama como perfectamente 1 axial, por lo que no habrá componente de C1 en la dirección de U1 . Luego, el teorema de Euler para el rotor será: E = U 2 C2 ,t . 2.2 Componentes del rotor La Figura 3.7 indica la nomenclatura en castellano e inglés de las partes del rotor:

Figura 3.7: Partes del rotor (Gannio) 2.3 Funciones Las partes del rotor cumplen distintasfunciones. En el inductor la paleta tiene el ángulo apropiado para que el fluído ingrese al rotor con la velocidad relativa paralela a la superficie de la paleta. En el caso de que la paleta tenga un espesor apreciable y un borde de ataque redondeado, se tomará la línea media del espesor como referencia para el ángulo de W. Se debe notar que como U varía con el radio por ser el producto de la velocidadde rotación por el radio, el ángulo de la paleta debe variar radialmente desde la maza hasta la cubierta para cumplir con la condición de tangencia de W. En ciertos casos se suelen incluír paletas fijas alabeadas en el conducto de entrada para variar el ángulo de la velocidad absoluta de entrada C1 y obviar así la necesidad de alabear la paleta del rotor. Luego del inductor sigue una sección delconducto en que el fluído gira aproximadamente 90 grados y comienza a moverse en dirección radial, siguiendo el movimiento giratorio del rotor. En esta sección es donde se produce la mayor parte de la impulsión del fluído en la dirección tangencial, y donde las paletas ejercen presión sobre el fluído, distinguiéndose una cara de presión (la más retrasada en la dirección del movimiento) y una...