Compresor de diafragma

Análisis Angie:

COMPRESOR DE DIAFRAGMA:

RESUMEN:

Recordando primeramente que un diafragma es la separación en forma de lámina movible o porosa que intercepta o regula la comunicación entre dos partes de determinadas máquinas y aparatos. Se ha visto que la creación de dichos compresores tiene una baja confiabilidad debido a la corta vida de los diafragmas utilizados. Una de las características principales que influyen al nivel de esfuerzo al que el diafragma está expuesto y su resistencia a la fatiga , es el tamaño de su cavidad( agujero), también por  el esfuerzo adicional debido a los agujeros de descarga de la región central que ocurren cuando el diafragma se aferra a la superficie de la cavidad.

Con el fin de solucionar este problema, en este artículo se presentaran dos nuevos diseños de cavidad con el fin último de reducir el esfuerzo radial máximo en la región central. Se realizaron varios experimentos, y se dedujo que hubo unas considerables reducciones de esfuerzo radial sobre los diafragmas de las nuevas cavidades en comparación con los niveles de esfuerzo que se encuentran en el diseño tradicional. A pesar de que sus volúmenes de cavidad y radios eran todos iguales. La mayor caída del esfuerzo radial en los diafragmas fue de 13,8%; Con el esfuerzo adicional tomada en cuenta, la disminución de la tensión radial en la región central del diafragma alcanza la más alta reducción con el  19,6%.

INTRODUCION:

Este es un tipo de compresor libre de aceite, que garantiza la pureza del gas sin fugas. Este dispositivo se aplica comúnmente en el tratamiento de los gases raros, inflamables, tóxicos o corrosivos. En donde el elemento principal de composición es una membrana flexible en lugar de un pistón. El diafragma o membrana puede ser adecuado mecánicamente o hidráulicamente. El primer caso el movimiento de la membrana se logra directamente a través de una varilla que conecta la membrana con el cigüeñal. En el segundo, el acople se hace por medio de un fluido tal como aceite, o agua jabonosa estos Compresores normalmente varían en la presión de descarga entre 0,1 MPa y 300 MPa. Su mayor uso se ve generalmente en la industria alimentarias, y petroquímicas.

Estudios previos sugieren que el esfuerzo radial excesivo es la causa raíz de los fracasos en dichos compresores. Uno de los más altos esfuerzos radiales se produce en la región central.

Este trabajo presenta dos nuevos tipos de generatrices de los perfiles de la cavidad para el diafragma compresor e indica sus algoritmos de optimización. Métodos experimentales y matemáticas eran aplicado para verificar las distribuciones de tensiones diafragma bajo las teorías de diseño propuestos.

TEORÍA DEL DISEÑO PARA EL PERFIL DE CAVIDAD:

La deformación circular y simétrica del diafragma en el compresor puede ser visto como una efecto combinado de estiramiento y flexión, de tal modo que las deflexiones y esfuerzos están determinadas por la radio r.

 El esfuerzo radial tracción σPr, el esfuerzo radial de flexión σMr, esfuerzo de tracción circunferencial σPt y esfuerzo de flexión circunferencial σMt se muestra en la figura (2).

Los niveles de esfuerzo involucrados se calcularon basado en la ecuación de Von Karman [8]

[pic 1]

Con estas fórmulas podemos analizar que con el fin último de buscar las ecuaciones para encontrar cada esfuerzo  de tracción circunferencial σPt y radia σPr , proceden a realizar integrales de la razón de cambio de la deflexión del diafragma (H) con respecto al radio, que será variable durante el funcionamiento del compresor. Los límites de integración serán desde r=0 hasta r=R, siendo R, el radio máximo. Se usan integrales dobles pues estamos trabajando en 3 dimensión y por hablando de volúmenes. En este sistema vemos que dichos esfuerzos también se verán afectados por la presencia de dos constantes características de los materiales utilizados, que son el coeficiente de Poisson  (μ) que es una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. Y el módulo de Young, que es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Estos dos están dados en unidades de tensión o presión, esto es fuerza sobre superficie. Que son básicamente los que permiten la coherencia de unidades de los esfuerzos hablados anteriormente.

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