1. ¿Cómo influye el exponente N en el trabajo necesario para hacer funcionar un compresor?
El exponente politrópico (N) influye directamente en el trabajo de compresión (W). Un menor valor de N (más cercano a 1, isotérmico) resulta en un menor trabajo requerido, mientras que un mayor valor de N (más cercano a k, isentrópico) resulta en un mayor trabajo. Esto se debe a que la remoción de calor (que reduce N) disminuye el volumen final del gas.
2. Ventajas de los compresores axiales sobre los centrífugos
- Mayor eficiencia isentrópica/politrópica.
- Mayor caudal (flujo) para un tamaño similar.
- Menor área frontal, ideal para motores de reacción.
- Mayor relación de compresión por unidad de peso.
3. Clasificación de los turbocompresores según la empresa Suizer
La clasificación general de los turbocompresores es:
- Compresores de Flujo Radial o Centrífugos
- Compresores de Flujo Axial
- Compresores de Flujo Mixto
4. Afectación del aumento del espacio muerto al funcionamiento de un compresor reciprocante
El aumento del espacio muerto (Vd) disminuye la eficiencia volumétrica (nv). El gas atrapado en este volumen debe re-expandirse hasta la presión de succión (P1) antes de que pueda comenzar la admisión de gas fresco. Esto reduce el volumen efectivo de gas aspirado por ciclo.
5. Cálculo de la eficiencia volumétrica (nv)
La eficiencia volumétrica (nv) se calcula generalmente como la relación entre el volumen de gas realmente aspirado (Vreal) por el compresor y el desplazamiento volumétrico (Vdesplazamiento) del pistón:
nv = Vreal / Vdesplazamiento.
Para los compresores reciprocantes, la eficiencia volumétrica está intrínsecamente ligada al volumen no utilizado (espacio muerto o volumen nocivo, Vd). Considerando un proceso politrópico, la eficiencia volumétrica teórica se calcula con la siguiente fórmula:
6. Relación entre la eficiencia volumétrica y el desplazamiento volumétrico por unidad
La eficiencia volumétrica (nv) determina la cantidad real de gas aspirado para un desplazamiento volumétrico dado. El volumen real aspirado es el producto de ambos:
Vaspirado = nv • Vdesplazamiento. Si nv es bajo, solo una pequeña fracción del volumen desplazado se llena con gas fresco.
7. Parámetros fundamentales para el diseño de un turbocompresor
- Relación de Presión Total (Psalida/Pentrada)
- Flujo Másico (m)
- Velocidad de Rotación (RPM)
- Eficiencia (Isentrópica o Politrópica)
- Geometría de Álabes (Ángulos y Diámetros)
8. Definición de compresor
Un compresor es un dispositivo mecánico que incrementa la presión de un gas o vapor al suministrar trabajo externo, resultando en un aumento simultáneo de la temperatura y la energía interna del fluido.
9. Características de los compresores Ro-Flo
Son compresores de desplazamiento positivo que utilizan paletas deslizantes montadas en un rotor excéntrico. Proporcionan un flujo continuo con baja pulsación, son aptos para manejar gases especiales y aplicaciones que requieren compresión sin aceite.
10. Obtención práctica de valores de N menores que k en la compresión politrópica
Se obtienen mediante la remoción activa de calor durante el proceso de compresión, acercando el proceso al ideal isotérmico (N=1). Esto se logra con:
- Interenfriadores (intercoolers) entre las etapas de compresión.
- Camisas de enfriamiento que rodean el cilindro (en reciprocantes).
11. Ahorro de potencia en un proceso de compresión
El ahorro de potencia se logra al acercar el proceso al ideal isotérmico (mínimo trabajo). El método más efectivo es la compresión multietapa con interenfriamiento entre las etapas.
12. Dependencia del coeficiente de presión
El coeficiente de presión de una etapa de turbomáquina depende principalmente de:
- La velocidad periférica del rotor.
- El aumento de entalpía deseado por la etapa.
- La geometría aerodinámica y los ángulos de los álabes.
13. Características de los compresores axiales
- Flujo paralelo al eje de rotación.
- Logran la compresión a través de múltiples etapas de rotor/estator.
- Alta eficiencia y alto caudal.
- Baja relación de presión por etapa, requiriendo muchas etapas para alta presión final.
14. Aplicaciones sobresalientes de los compresores en el medio tecnológico hoy en día
- Propulsión Aeronáutica: Como parte esencial de los motores de reacción (turbinas de gas).
- Refrigeración/HVAC: Dispositivos clave en el ciclo de compresión de vapor (refrigeradores y aires acondicionados).
15. Energía interna de una compresión isotérmica
Para un gas ideal en una compresión isotérmica (T = constante), la variación de la energía interna (∆U) es cero.
∆U = 0
16. Clasificación general de los compresores
Compresores de Desplazamiento Positivo:
- Reciprocantes (Pistón)
- Rotativos (Tornillo, Paletas Deslizantes, Lóbulos)
Compresores Dinámicos (Turbocompresores):
- Axiales
- Centrífugos
17. Definición de eficiencia volumétrica real
Es la relación entre el volumen de gas realmente aspirado por el compresor (medido en condiciones de entrada) y el volumen desplazado (barrido) por el pistón. Refleja la capacidad efectiva de llenado del cilindro.
18. Proceso de compresión considerado ideal
El proceso de compresión que requiere el mínimo trabajo de entrada teórico para una relación de presión dada y, por lo tanto, se considera ideal en términos de eficiencia de trabajo, es el:
Proceso Isotérmico (reversible).