Usos y Tipos de Compresores: Eficiencia y Funcionamiento

Compresores

1.- Mencione al menos tres usos prácticos del aire comprimido a una presión por encima de la atmosférica.

Operación de herramientas neumáticas, rociado de pintura, elevación de líquidos, inflado de neumáticos o limpieza por chorro de aire.

2.- ¿Cuáles son los dos tipos generales de compresores de gas?

De movimiento alternativo (o de cilindro y émbolo) y de movimiento rotativo.
Tipos de compresores (Imágenes)
Compresor enfriado por aire, centrífugo para sobrealimentador, difusor e impulsor, enfriado por agua a 2 etapas, soplador o soplante de desplazamiento directo, compresor con paletas deslizantes.

3.- ¿Cuál de los dos tipos generales de compresores predomina en la práctica industrial?

El compresor de movimiento rotativo.

4.- ¿Cuál es el proceso de compresión ideal para los compresores y por qué?

La compresión isotérmica (pV = C). Es ideal porque requiere la mínima cantidad de trabajo.

5.- ¿Qué es el aire libre?

Es aire en condiciones atmosféricas en una localidad geográfica determinada, ya que la presión y la temperatura varían con la altitud, porque los compresores son diseñados y ajustados para suministrar una masa de aire a cierta presión y si esta cambia no proporcionará la misma masa.

6.- En el diagrama p-V de un compresor alternativo, ¿qué representa el área encerrada por el ciclo completo?

El trabajo indicado neto (W) realizado por el pistón sobre el gas.
7.- Ordene los procesos de compresión según el trabajo requerido (Mayor a Menor): Isentrópica, Politrópica e Isotérmica.
Isentrópica (n=k) > Politrópica (1 < n < k) > Isotérmica (n=1).


8.- ¿Qué es la eficiencia mecánica?

La define el Compressed Air and Gas Institute de dos maneras:
1.- Cuando el accionamiento es por motor alternativo (combustión interna).
2.- Cuando el accionamiento es por motor eléctrico.
9.- ¿Qué es la eficiencia global?
Es el producto del rendimiento mecánico y el de compresión, considerado adiabático o isotérmico No=NmNc.

10.- ¿Qué es la compresión múltiple?

Es simplemente la compresión del gas en dos o más cilindros en lugar de un solo cilindro, se emplea en los compresores de movimiento alternativo para ahorrar energía y para limitar la temperatura de descarga del gas y restringir la diferencia de presión.

11.- ¿Cómo se lleva a cabo la compresión en un compresor de dos etapas?

El gas que se descarga pasa por el interenfriador y baja su temperatura por la acción del agua circundante, para después el gas ser admitido en el cilindro para comprimirse y finalmente sale de la máquina.

12.- ¿Cuáles son las velocidades del pistón?

Las velocidades del émbolo pueden ser de hasta 380 pies/min (107 m/min) en el caso de compresores pequeños, hasta más de 700 pies/min en compresores grandes.
13.- ¿Cuándo se minimiza el trabajo en un compresor?
Se minimiza cuando el proceso de compresión se ejecuta de manera internamente reversible. Cuando los cambios en las energías cinética y potencial son insignificantes.

14.- ¿Qué se debe hacer para minimizar el trabajo de compresión durante la compresión en dos etapas?

La relación de presión para cada etapa del compresor debe ser la misma.

15.- ¿Qué es un proceso politrópico?

Es un proceso que sigue la relación entre estados de equilibrio donde el gas ideal se expande o se comprime de manera adiabática internamente, la relación entre P y V está dada por la ecuación isoentropica.


16.- ¿Qué es un compresor?
Máquina térmica que aumenta la presión de un gas reduciendo su volumen. Su función es tomar el gas a baja presión y suministrarlo a una presión mayor.

17.- Clasificación general de los compresoresTurbocompresores: Constituido por un rotor provisto de álabes que gira dentro de una carcasa de hierro fundido o de acero herméticamente cerrada.Compresores reciprocantes o de pistón: El proceso de compresión se lleva a cabo por medio de un pistón que se mueve alternativamente dentro de un cilindro tomando y descargando el fluido por medio de válvulas.Rotativos positivos y bombas de vacío: El fluido entra y sale de la máquina a través de lumbreras adecuadas a la carcasa.18.- Ventajas de los turbocompresores sobre los reciprocantes1.- Construcción compacta.2.- Tamaño reducido.3.- Seguridad en el mantenimiento.4.- Mantenimiento mínimo.5.- Desgaste despreciable.19.- ¿Cuál es el principal beneficio económico de la compresión en múltiples etapas con interenfriamiento?Ahorrar potencia (trabajo) al acercar el proceso a la compresión isotérmica (mínimo trabajo).20.- ¿Qué condición de presiones intermedias se requiere para obtener el mínimo trabajo total en una compresión de dos etapas?

La presión intermedia (p2) debe ser la media geométrica de las presiones de entrada y salida: p2 = raíz_cuadrada(p1 * p3).

21.- ¿Qué condición debe cumplir el interenfriador para que el trabajo se aproxime al mínimo?

Debe enfriar el gas hasta la temperatura de admisión inicial (T salida intercooler = T entrada total).
22.- ¿Qué inconveniente ayuda a contrarrestar la compresión múltiple además del ahorro de potencia?
La baja eficiencia volumétrica que resulta de una relación de presión muy alta en una sola etapa.
23.- En una compresión de N etapas, ¿cómo se expresa el trabajo total mínimo si las etapas son idénticas?
Es N veces el trabajo de una etapa (Wt = N * Wetapa).


25.- ¿Cuál es la principal función de un interenfriador en la compresión multi-etapa?Reducir la temperatura y el volumen específico del gas antes de que entre a la siguiente etapa.26.- ¿Cómo se relaciona la potencia del compresor (P) con el trabajo de flujo (W) y el gasto másico (m’)?P = W * m’ (Potencia = Trabajo por unidad de masa * Flujo másico).27.- En un compresor alternativo, ¿cuál es el propósito de las válvulas de admisión y descarga?Actuar como dispositivos de control de flujo unidireccional: la de admisión permite la entrada de gas (p1) y la de descarga permite la salida de gas comprimido (p2).28.- Mencione dos tipos comunes de compresores de movimiento rotativo que no sean los compresores centrífugos.Compresores de tornillo (helicoidales) y compresores de paletas deslizantes.29.- En el contexto del rendimiento del compresor, ¿qué representa la Potencia al Freno (Brake Horsepower) y por qué es mayor que la Potencia Indicada?Es la potencia real suministrada al eje del compresor. Es mayor que la Potencia Indicada porque incluye las pérdidas por fricción y el rendimiento mecánico del motor/transmisión.30.- En un diagrama p-V que muestra el ciclo de trabajo de un compresor alternativo, ¿qué indican las líneas de admisión y descarga respecto a la presión?Indican que el proceso de admisión ocurre a una presión ligeramente menor que la presión de entrada (p1) y la descarga ocurre a una presión ligeramente mayor que la presión de salida (p2), debido a la fricción en las válvulas.

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