t11 compresores

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Page 1: T11 COMPRESORES

1

Neumática e Hidráulica

Ingeniería Eléctrica y Energética

Máquinas y Motores Térmicos

Departamento:

Area:

CARLOS J RENEDO [email protected]

Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28

http://personales.unican.es/renedoc/index.htm

Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82

N. T11.- Compresores, Acumuladores y Red de Tuberías

Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes

2

El Compresor: es el elemento que tomando aire atmosférico, eleva su presión y se encarga de suministrarlo por la instalación

Los acumuladores: son depósitos para almacenar aire comprimido

Amortiguan el consumo

Evitan grandes secciones de tuberías

Reducen el número de arranques del compresor

Las red de distribución: reparte el aire comprimido por la instalación

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Page 2: T11 COMPRESORES

3

Compresores (I):

Motor de accionamiento:

• Eléctricos

• Motor combustión

• Motor de gas, …

Separación compresor accionamiento:

• Herméticos

• Semiabiertos

• Abiertos

Modo de compresión:

• Alternativos

• Rotativos

• Axiales

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

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Compresores (II):

Modo de compresión (I):

• Alternativos o reciprocantes

2 válvulas, presión se ajusta

Vibraciones y ruido

• Rotativos (I)

– De paletas

– De rodillo

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

SilenciososSin válvula de admisiónSensibles golpe de líquidoDébil estanqueidad(bajas relaciones de compresión)

Page 3: T11 COMPRESORES

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Compresores (III):

Modo de compresión (II):

• Rotativos (II)

–De tornillo

�De doble tornillo

�De tornillo simple

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Sellado con aceiteSin válvulasRelación de compresión fijaRegulación de capacidad

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Compresores (IV):

Modo de compresión (III):

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Dos volutas en forma de espiralVarias cámaras enfrentadasFlujo continuoSin válvulasRelación de compresión fijaNecesita válvula antirretornoEl sellado no soporta toda la diferencia de presiónResistente a la entrada de líquidoRegulación de capacidad con varias lumbreras de descarga

• Rotativos (III)

–De engranajes

Uno accionado

–Scroll

Page 4: T11 COMPRESORES

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Compresores (V):

Modo de compresión (IV):

• Rotativos (IV)

–Scroll (II)

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

8

Compresores (VI):

Modo de compresión (V):

• Rotativos (V)

– Centrífugos

Grandes volúmenes

Bajas relaciones de compresión

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

– Axiales

Grandes volúmenes

Bajas relaciones de compresión

Page 5: T11 COMPRESORES

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Compresores (VII):

La compresión ⇒ ↑Tª en el aire comprimido ⇒ ↑Tª la cámara de compresión ⇒

⇒ ↑Tª en el aire admitido comprimido ⇒ ↓ masa de aire admitido

El efecto se mejora refrigerando la cámara de compresión

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

γγ 1

1

212

=

p

pTT

γ exponente adibático aire (≈1,4)

T (Kelvin)

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Compresores (VIII):

Refrigeración intermedia

Reduce el trabajo de la compresión

La compresión ideal:

La presión intermedia ideal:

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

dcd1 pp;TT ==

−γγ

+

−γγ

= γ−γ

γ−γ

1p

pT

1

R1

p

pT

1

RW

1

d

22

1

1

c1comp

−γ

γ= γ

−γ

1p

pT

1

RW

1

1

21comp

cdp

dW

d

2

1

c

p

p

p

p=

21c ppp =

Page 6: T11 COMPRESORES

11

Bombas de Vacío:

T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

1100 VpVp =

Supuesta la expansión isotérmica

)( 0

001

VV

Vpp

∆+=

otra embolada …

)( 0

012

VV

Vpp

∆+=

)( 01 VVp ∆+=

nInstalació0 VV =p0

n

nVV

Vpp

∆+=

)( 0

00

n emboladas

2

0

00

)(

∆+=

VV

Vp

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Acumuladores de aire (I):

Almacenar al aire (reserva)

Estabilizar las fluctuaciones de presión (ayuda al compresor)

Limita las demandas punta

Ayudan a enfriar el aire

Retener impurezas (tiempo de retención largo, tomas en los extremos)

Retienen el agua condensada (toma de purga)

Un acumulador principal, varios secundarios o intermedios

Page 7: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Acumuladores de aire (II):

(bar)presiónPérdida.horanesConmutacio

/min)(mactuadoresConsumo.15)(mnacumulacióVolumen

33 =

∆Vcil)(Vac.PacVac.Pac 21 +=

∆P

Vcil.PacVac 2=

21 PacPac∆PpresiónPérdida −==

Volumen generoso ⇒ posibles ampliaciones de la red

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Acumuladores de aire (III):

5 a 24 l/sAmoladora15 a 30 l/sDestornillador

percusor17 l/s

Lijadora

0,75 kW

16 l/sCortador de

roscas5 l/s

Destornillador

0,3 kW35 l/s

Taladradora 2 kW

8 l/sMartillo

cincelador10 l/s

Pistola de inyección

18 l/sTaladradora

1 kW

84 l/sMotor

3,5 kW20 a 32 l/s

Pistola chorro de arena

3 a 22 l/sTaladro

36 l/sMotor

1,4 kW8 l/sPistola20 a 55 l/s

Elevador

(0,5 a 5 Ton)

ConsumoDispositivoConsumoDispositivoConsumoDispositivo

Page 8: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Acumuladores de aire (IV):

Gráfico de selección rápida

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Acumuladores de aire (V):

Caudal suministrado: 20 m3/min

Dif presión 1 bar (100 kPa)

Conmutaciones/h 20

Gráfico de selección rápida

Page 9: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Red de distribución:

Consumo instantáneo

Minimizar pérdidas de cargas (< 5%)

Facilitar eliminación del agua (pendientes)

Fácil montaje y ampliación

Red en anillo

Pendientes de las tuberías

Salidas de la tubería

Velocidades 6 a 10 m/s

(previsión de ampliación)

Pérdidas de carga por fricción en tubos y accesorios

0,650,710,830,860,890,94Factor simultan.

15105432Nº elementos

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

f (λ) el factor de fricciónL es la longitud de una tuberíav la velocidadD el diámetro de la tuberíag la gravedad

En tuberías (I): marcadas por la ec. de Darcy, HL (en régimen laminar y turbulento)

)m(g2

v

D

LfH

2

L =

Flujo laminar (Re < 2.000):

Re

64f = )m(

D

vL32H

2Lγ

µ=

+

ε−=

fRe

51,2

d7,3log2

f

1

Flujo turbulento ( Re > 4.000):

Diagrama de Moody

Pérdidas de carga (I):

fHL yRe,

ν= cLV

Reν la viscosidad cinemáticaLc la longitud característica,

en tubería el diámetro

Page 10: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Diagrama de Moody

f

Re

ε/D

0,025

Pérdidas de carga (II):

En tuberías (II)

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

(Longitud equivalente: Leq)

Pérdidas de carga (III):

En accesorios

Page 11: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calculo de la red de distribución (I):

P (bar)

Øi (mm)

∆P (bar) 10m

Q (L/min)

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calculo de la red de distribución (II):

m16Leq

;bar6P

;min/l000.3Q

=

=

=

Page 12: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calculo de la red de distribución (III):

Refer.

Refer.

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calculo de la red de distribución (IV):

m300Leq

bar2,0P

;bar6P

;h/m500.1Q

admisible

3

=

=∆

=

=

Page 13: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Selección rápida (NTE) de la tubería por tablas de Q y P (I)

P ( kPa)

222835Dos tubDos tub.50

182228354225

151822354220

151518283515

121518222810

10101218225

88810101

1.5001.000500200100Q (l/s)

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

P ( kPa)dP (kPa/m)

8,43,72,2Dos tubDos tub.50

6,43,41,91,20,725

10,56,14,10,80,520

6,29,02,41,50,715

8,94,23,12,31,010

6,18,96,61,71,05

1,01,42,51,72,51

1.5001.000500200100Q (l/s)

10

][ ∑+=∆ eLLdP

PL: longitud del tramo

Le: longitud equivalente de accesorios

Selección rápida (NTE) de la tubería por tablas de Q y P (II)

Page 14: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

D tubería (mm)Le (m)

2,001,500,950,750,15Válvula de bola

0,520,450,350,260,21T flujo directo

2,752,101,351,000,80T flujo a 90º

1,601,200,750,550,40Codo a 90º

0,340,280,180,140,10Codo a 45º

0,700,600,370,280,20Curva 90º (rc = 3D)

0,500,450,250,180,15Curva 90º (rc = 5D)

42352215< 10Q (l/s)

10

][ ∑+=∆ eLLdP

PL: longitud del tramo

Le: longitud equivalente de accesorios

Selección rápida (NTE) de la tubería por tablas de Q y P (III)

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

[ ]litros60 321 kkkQV =

Selección rápida (NTE) del acumulador

Q: caudal en l/s

10,990,960,910,840,750,640,560,360,19k1

0,500,450,400,350,300,250,200,150,100,05f´

2,501,671,250,830,710,630,560,450,420,380,36k2

0,400,600,801,201,401,601,802,202,402,602,80∆∆∆∆P

2,141,671,361,161,070,750,600,500,380,300,25k3

79111314202530405060z

f: es el factor de carga del compresor, si está entre 0,5 y 1: f = 1-f

∆∆∆∆P: es la caída de presión admisible entre la salida del compresor y la del acumulador

z: es el número de arranques posibles por hora del compresor

Page 15: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Espesor de la tubería:

)(]/[2

][]/[2

2

mmcmk

mmdcmkPe

fadmisible

f

σ=

seguridad de eCoeficientrotura

admisible

σσ =

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calcular el diámetro de una tubería de red de 200 m para una presión de trabajo de 7 bar y un consumo de 6 m3N/min que dispone de: 4 T de salida recta, 6 codos de R = 2D, 1 válvula de compuerta y 1 tubo reductor

– Incremento del caudal del 150% en 5 años

– Pérdidas por fugas del 30%

– Pérdida de presión admisible 5%

Page 16: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Calcular el diámetro de una tubería de red de 20 m para una presión de trabajo de 7 bar y un consumo de 6 m3N/min que dispone de: 4 T de salida recta, 6 codos de R = 2D, 1 válvula de compuerta y 1 tubo reductor

– Incremento del caudal del 150% en 5 años

– Pérdidas por fugas del 30%

– Pérdida de presión admisible 5%

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

En una empresa hay una instalación de aire de 250 m de longitud, diámetro 50 mm, 30 codos de R = 2D, 10 Ts de salida recta y una válvula de compuerta.

Si las pérdidas de carga admisibles son de 0,15 bar y la presión de trabajo de 7, cual sería el caudal máximo de trabajo

Page 17: T11 COMPRESORES

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T 11.- COMPRESORES, ACUMULADORESY RED DE TUBERIAS

Qué pérdida de presión se produciría en la instalación anterior si el caudal de aire fuera de 20.000 l/min