proceso de compresion de los compresores

Páginas: 16 (3979 palabras) Publicado: 29 de octubre de 2013
Procesos de Comprensión
5.1 Introducción
Después de haber efectuado una revisión general de todos los compresores en el
capitulo anterior, ahora se hará un análisis de los procesos de compresión, con
aplicación de los turbocompresores, por ser este tipo de máquinas la mas usada en los
procesos industriales de comprensión de aire o gas, debido a las ventajas que ofrecen
sobre las máquinas depistón. En los capítulos que siguen se estudiaran con detalles
los turbocompresores centrífugos y los axiales, analizando también los parámetros de
diseño de los mismos.
5.2 Procesos de compresión
Los procesos de compresión de aire o gas con un compresor suelen ser de las tres
formas siguientes:
• Compresión politrópica sin enfriamiento.
• Compresión politrópica eliminando calor (conenfriamiento)
• Compresión isotérmica (con enfriamiento regulado)
A continuación se hace un análisis de estos tres tipos de procesos.
5.3 Compresión politrópica sin enfriamiento. Factor de recalentamiento.
Rendimiento interno.
El proceso de compresión politrópica (sin enfriamiento) suele emplearse en aquellos
casos en que las presiones de trabajo son relativamente modernas, esto es, donde elcalor generado en la compresión no comprende la operación de la maquina, tanto a lo
que se refiere al proceso de compresión como a la garantía que debe ofrecerse ante
una posible destrucción prematura de los álabes. Tampoco se usa refrigeración en
aquellos compresores que forman parte de los motores de turbina de gas, salvo que
divida la compresión, pues como ya se ha dicho antes, seria ilógicoquitar color al aire
que va a servir como comburente en la combustión de un combustible. Antes de
entrar al compresor se resulta ventajoso enfriar el aire, para reducir el trabajo de
compresión, siempre que ello se justifique o que se empleen sistemas de enfriamiento
económicos.
El proceso de compresión adiabático- politrópico, como ya se sabe por
Termodinámica esta regido por la ecuaciónPvn= C

(Ec. 5.1)

donde p significa presión, v, volumen especifico y n es el exponente politrópico que
caracteriza el proceso y que puede tomar valores diferentes. C es una constante,
determinable por los valores de p y v en el origen y conocido n. O también, si se
tienen valores de p y v en dos estados, se puede calcular n. El valor del exponente n

califica el proceso, y así se van aanalizar algunos valore de n característicos en los
procesos de comprensión.
a) Para n= k
Cuando n= k se tiene un proceso de compresión adiabática reversible, esto es,

c

p

 

isoentrópico, siendo k= c (relación de colores específicos constantes y a volumen
v
 
constante). El valor de k  siempre es mayor que uno, pues cp > cv. Para el aire en
condiciones normales k= 1.4 pero variacon la temperatura ya que cp y cv son
funciones de la temperatura. En la tabla 5.1 se dan valores de cp, cv y k para el aire y
algunos gases, en función de la temperatura.
En las figuras 5.1 y 5.2 se marca un proceso isoentrópico (n= k) por la curva 1-2,
en los diagramas pv y ts.
Según se sabe por Termodinámica, el trabajo de compresión en un proceso sin
fricción (reversible) y adiabático,esto es, isoentrópico, viene dado por
(Es.5.2)

n‐1 

2i 

wi ∫ vdp =


Figura 5.1 procesos de compresión  
en el diagrama pv 

k
RT
k‐1  1

P 2 
P1 



-1
 

S  
Figura 5.2 procesos de compresión en 
el diagrama Ts  

Expresando wi el trabajo efectuado por el compresor por unidad de masa de flujo,
considerando el gas como ideal y despreciable en energía cinética.Los valores de la
constante R se consignan en la tabla 5.2.
Aplicando, bajo las mismas condiciones, la primera ley de Termodinámica par un
sistema abierto de flujo estable, se tiene
wi = h2i – h1 = cp (T2i – T1)

(Ec. 5.3)

Correspondiendo la temperatura final T2i del proceso isoentrópico al valor mínimo
que puede tomar en proceso adiabático; su valor es
T2i = T1

(

P2 
P1...
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