Marco Teorico De Compresor

Marco teórico

La mayoría de los compresores se analizan usando la ley de los gases ideales y una suposición de que hay un calor especifico constante. Esto es aceptable para los gases que no sean de hidrocarburos, para presiones aproximadas de hasta de 1000 psi man. a temperaturas normales. Casi todos los gases de hidrocarburos (gases reales), se desvían bastante de la ley de los gases ideales incluso a presiones medianas, en este caso se deberían usar las tablas de propiedades termodinámicas, las gráficas de Mollier, gráficas de compresibilidad o aplicar un factor de compresibilidad.

• La ley de los gases ideales

Es la ecuación de estado del gas ideal, los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. La ecuación de estado de un gas ideal es:

PV = mRT

Donde:

P = Presión del gas ideal.

V = Volumen del gas ideal.

m = Masa del gas ideal.

R = Constante universal de los gases ideales.

T = Temperatura del gas ideal.

• La Primera Ley de la Termodinámica

Esta ley establece que la energía no se crea ni se destruye durante el proceso, como la compresión y suministro de un gas. En otras palabras, siempre que una cantidad de un tipo de energía desaparece, un total de exactamente equivalente de otros tipos de energía debe ser producido.

• La Segunda Ley de la Termodinámica

• a. Esta ley es más abstracta, pero puede decirse de varias maneras:

• b. El calor no puede, por sí mismo, pasar de un frío a un cuerpo más caliente.

• c. El calor puede ser transferido de un cuerpo a una temperatura inferior a uno a una temperatura más alta sólo si el trabajo externo se realiza.

• d. La energía disponible del sistema aislado disminuye en todos los procesos reales.

• e. Por sí mismo, el calor o la energía (como el agua), fluirá sólo cuesta abajo (de caliente a frío).

Básicamente, estas declaraciones dicen que la energía que existe en varios niveles está disponible para su uso sólo si se puede pasar de un nivel superior a uno inferior.

• Leyes de los Gases Ideales

Un gas ideal o perfecto es aquel en que las leyes de Boyle aplican. Estos gases perfectos no existen realmente, pero estas tres leyes de la termodinámica se pueden utilizar si se corrige por factores de compresibilidad sobre la base de los datos experimentales.

• Ley de Boyle

Establece que a una temperatura constante, el volumen de un gas ideal disminuye con un aumento en la presión.

Por ejemplo, si una cantidad dada de gas se comprime a una temperatura constante a la mitad de su volumen, su presión se duplicará.

P2V2 = P1V1

• Ley de Charles

Establece que a presión constante, el volumen de un gas ideal se incrementará a medida que aumenta la temperatura.

Si se aplica calor a un gas se expandirá, y la presión seguirá siendo el mismo. Esta ley supone la ausencia de fricción o la presencia de una fuerza aplicada.

V2/T2 = V1/T1

• Ley Amonton

Los estados que, a volumen constante, la presión de un gas ideal se incrementará a medida que aumenta la temperatura.

P2/T2 = P1/T1

Gas y Vapor

Por definición, un gas es que la forma de fluido de la sustancia en la que la sustancia puede expandirse indefinidamente y llenar completamente su contenedor. Un vapor es un líquido gasificado o sólido es una sustancia en forma gaseosa.

El gas y el vapor de términos se utilizan indistintamente.

• Ciclo termodinámico

• Ciclo teórico

El ciclo teórico de trabajo de un compresor ideal se entiende fácilmente mediante el estudio de un compresor monofásico de pistón funcionando sin pérdidas y que el gas comprimido sea perfecto (Referencia [3] Pág. C. alter.1). Con esto se da por hecho que el pistón se mueve ajustado herméticamente al cilindro, e incluso se considera que el paso del fluido hacia y desde el cilindro tiene lugar sin resistencias en válvulas y conductos, es decir, sin cambio de presión.

• Ciclo real

En un ciclo teórico, el proceso de compresión puede realizarse adiabáticamente, otra forma de realizar la compresión seria isotérmicamente. En la realidad existen condiciones que modifican el diagrama, como pérdidas de carga en válvulas, retardos en apertura de válvulas, compresión y expansión no exactamente politrópicas (coeficiente politrópico variable N).

• Compresión en etapas

El grado de compresión es el cociente entre la presión absoluta de descarga p2 y lapresión absoluta de succión p1. Puede tener cualquier valor pero en la práctica, en compresores de una sola etapa no suele pasarse de relaciones de compresión de 3, 5¸ 4, yaque relaciones de compresión más altas necesitan un compresor voluminoso que encarece el equipo. Además como toda compresión lleva consigo un aumento de temperatura de los gases que se procesan, existe el riesgo de que éstos salgan excesivamente calientes, lo que perjudicaría tanto el equipo mecánico como la lubricación de la máquina. Según sea el número de etapas (n), la relación de compresión en cada etapa es:

Donde:

n = Numero de etapas.

Pmáx = Presión máxima del gas.

Pmín = Presión mínima del gas.

Compresores

Son equipos que incrementan la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. Se emplean principalmente para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción, transporte por tuberías, almacenamiento de gas natural, craqueo catalítico, polimerización y en muchos procesos quimicos. Según la forma decompresión se clasifican en:

• a. Compresores de Desplazamiento Positivo:

Son compresores de flujointermitente, que basan su funcionamiento en tomar volúmenes sucesivos de gaspara confinarlos en un espacio de menor volumen; logrando con este efecto, elincremento de la presión. Se dividen en dos grupos reciprocantes y rotativos.

• b. Compresores Dinámicos:

Son máquinas rotatorias de flujo continuo en la cual el cabezal de velocidad del gas es convertido en presión; estos compresores, se dividen de acuerdo al flujo que manejan en centrifugo (flujo radial) y axiales (flujoaxial) y flujo mezclado.

Compresor reciprocante

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal

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