UNIVERSIDAD DE GUADALAJARACENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIASDIVISION DE INGENIERIASDEPARTAMENTO DE MECANICA ELECTRICACARRERA; INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

MAESTRO; Prez Ruiz Enrique

MAQUINAS TERMICAS IINOMBRE DEL ALUMNO: JOSE BARBARO VELAZQUEZ DE ANDA

GUADALAJARA JALISCO 24 DE MARZO DEL 2015

Introduccin Los aparatos centrfugos se crearon para obtener grandes capacidades de enfriamiento, y constan principalmente de un compresor centrfugo, que da nombre al conjunto, impulsado por un motor elctrico, (aun cuando puede utilizarse tambin una turbina de vapor u otro tipo de motor de gas) un condensador y un evaporador.El compresor centrfugo se fundamenta esencialmente en una o variasruedas impulsoras, montadas sobre una flecha (eje) de acero y encerradas en una cubierta de hierro fundido. El nmero de impulsores (turbinas) que se puede ensamblar depende principalmente de la magnitud de la presin que queremos desarrollar durante el proceso de compresin.

Las ruedas impulsoras rotativas son esencialmente las nicas partes mviles del compresor centrfugo y por tanto la fuente de toda la energa impartida al vapor durante el proceso de compresin.

La accin del impulsor es tal, que tanto la columna esttica como la velocidad del vapor, aumentan por la energa que se imparte al mismo.

La fuerza centrfugaaplicada al vapor confinado entre los labes del impulsor y que gira con los mismos, origina la autocompresin del vapor en forma similar a la que se presenta con la fuerza de gravedad, que hace que las capas superiores de una columna de gas compriman a las inferiores.Los compresores centrfugos son turbo-mquinas o mquinas generadoras de flujo continuo, que transmiten la energa mecnica del motor al que van acoplados. Las velocidades rotatorias comunes varan entre 3000 y 8000 rpm, usndose en algunos casos velocidades ms altas.

Exposicin #5; Compresores centrfugos.Descripcin El compresor centrfugo es una turbomquina que consiste en un rotor que gira dentro de una carcasa provista de aberturas para el ingreso y egreso del fluido. El rotor es el elemento que convierte la energa mecnica del eje en cantidad de movimiento y por tanto energa cintica del fluido. En la carcasa se encuentra incorporado el elemento que convierte la EC en energa potencial de presin (el difusor) completando as la escala de conversin de energa. El difusor puede ser del tipo de paletas sustancialmente radiales, o de caracol. Las siguientes figuras ilustran un compresor radial con ambos tipos de difusores:

Tipos El rotor de las figuras anteriores es del tipo abierto, de un solo lado y de paletas rectas o perfectamente radiales. Los rotores pueden ser de doble entrada, y tambin pueden tener una cubierta sobre los bordes de las paletas.

En la descarga la paleta puede ser perfectamente radial o bien inclinada hacia adelante (en el sentido de rotacin) o hacia atrs

En ocasiones cada segunda paleta es recortada, comenzando a cierta distancia de la entrada, configuracin denominada divisora (splitter vane). La Figura muestra un rotor de diseo avanzado, paletas inclinadas hacia atrs y divisoras en la entrada:

Transferencia de cantidad de movimiento en el rotor Convencionalmente las estaciones de entrada y salida del rotor se indican con los ndices 1 y 2. Debido a que el fluido sufre un cambio de direccin de 90 grados es necesario dibujar los diagramas de velocidades en dos planos: una vista en direccin radial para la entrada y una vista en direccin axial para la salida

La velocidad relativa W (en el diagrama, Vr) se indica paralela a la superficie media de la paleta, es decir, correctamente direccionada para una entrada sin prdidas por choque, y saliendo en la direccin de la paleta. La velocidad absoluta de entrada C1 (en la figura V1) se indica en el diagrama como perfectamente axial, por lo que no habr componente de C1 en la direccin de U1. Luego, el teorema de Euler para el rotor ser:E =U2 C2, t.Componentes del rotor La Figura indica la nomenclatura en castellano e ingls de las partes del rotor

Funciones Las partes del rotor cumplen distintas funciones. En el inductor la paleta tiene el ngulo apropiado para que el fluido ingrese al rotor con la velocidad relativa paralela a la superficie de la paleta. En el caso de que la paleta tenga un espesor apreciable y un borde de ataque redondeado, se tomar la lnea media del espesor como referencia para el ngulo de W. Se debe notar que como U vara con el radio por ser el producto de la velocidad de rotacin por el radio, el ngulo de la paleta debe variar radialmente desde la maza hasta la cubierta para cumplir con la condicin de tangencia de W. En ciertos casos se suelen incluir paletas fijas alabeadas en el conducto de entrada para variar el ngulo de la velocidad absoluta de entrada C1 y obviar as la necesidad de alabear la paleta del rotor. Luego del inductor sigue una seccin del conducto en que el fluido gira aproximadamente 90 grados y comienza a moverse en direccin radial, siguiendo el movimiento giratorio del rotor. En esta seccin es donde se produce la mayor parte de la impulsin del fluido en la direccin tangencial, y donde las paletas ejercen presin sobre el fluido, distinguindose una cara de presin (la ms retrasada en la direccin del movimiento) y una cara de succin (la ms avanzada). En la seccin de salida, que puede ser radial, inclinada hacia delante o hacia atrs, el fluido ya posee la velocidad tangencial del rotor, y la presin que ejercen las caras de la paleta disminuye hasta anularse en el borde de fuga. Aunque no es estrictamente necesario, en general se disea el conducto para que presente una seccin constante, y como la presin esttica relativa prcticamente no vara (la densidad no vara) la velocidad relativa W es considerada constante.Deslizamiento El fluido en el canal se mueve girando alrededor del eje de la mquina forzado por la presencia de las paletas. Sin embargo, no hay razn para que, al mismo tiempo, gire sobre s mismo como si fuera un cuerpo rgido. Si se imagina una parcela de fluido en la vista frontal, sus posiciones sucesivas al girar el rotor seran como se indica en la figura, es decir, desde el punto de vista del rotor gira con la misma velocidad angular y sentido opuesto:

Como resultado el fluido posee en la salida una componente de velocidad tangencial en la direccin opuesta a U, que reduce el valor de la componente tangencial de C2, reduciendo la cantidad de movimiento transferida al fluido. Esto se ejemplifica en la Figura 3.9, donde la velocidad absoluta C se indica como V, y la relativa W como Vr.

Otra manera de explicar este fenmeno es considerar que sobre el borde de fuga hay una diferencia de presin entre las caras de la paleta, por lo que el fundo tratar de pasar de la cara de presin a la de succin, movindose en direccin opuesta al rotor. En definitiva el efecto es debido a que el nmero de paletas es finito y por lo tanto el guiado del fluido no puede ser perfecto: si bien es posible guiar a un fluido perfectamente con la cara de presin (empujndolo), es mucho menos eficaz hacerlo con la cara de succin. Si cuantificamos este efecto con un coeficiente de deslizamiento x tal que C2t, desl = C2tDifusor El rotor incrementa la energa cintica del fluido absorbiendo energa mecnica del eje. La energa mecnica se emplea en vencer el par resistente que provoca la diferencia de presin entre las caras de la paleta. Para completar la funcin del compresor es necesario convertir la energa cintica en energa de presin, lo que se logra por medio del difusor. Si bien existen difusores supersnicos, que como se ha visto debieran ser conductos convergentes, los ms comunes son los difusores subsnicos, formados por conductos divergentes.Difusor de alabes El difusor de labes consiste en un sector anular que sigue el rotor donde se ubican paletas fijas para formar conductos divergentes. Las paletas pueden ser de espesor constante o tener forma de perfil aerodinmico, o bien forma de cua (wedge).Difusor caracol El difusor caracol consiste en un conducto que rodea al rotor cuya seccin va aumentando a medida que lo rodea, proveyendo el camino apropiado segn la ley de la espiral y aumentando la seccin transversal para reducir la velocidad y aumentar la presin esttica. El difusor de caracol tiene la ventaja de entregar el fluido comprimido en un conducto, lo que facilita su uso posterior.Atoramiento Existe otra rea de operacin restringida en el mapa de compresor: la zona de atoramiento, en el extremo derecho del mapa. Cuando se ensaya un compresor se nota que, para cada velocidad de rotacin, se llega a una condicin en la que, al disminuir la presin, deja de aumentar el caudal. Las curvas de velocidad constante se tornan verticales, vale decir, el caudal mximo es fijo e independiente de la presin de descarga. Recordando lo visto sobre toberas, es evidente que se trata de un proceso de atoramiento en que el caudal deja de responder a la reduccin de presin de salida. Efectivamente, la causa es el atoramiento del conducto de pasaje del fluido en el rotor. El lugar de atoramiento ser aqul en que la seccin sea menor y mayor la velocidad, lo que se encuentra en la garganta del inductor (Figura 3.7). Si bien la operacin en esta regin no es tan daina como la de bombeo, puede causar elevadas temperaturas y vibracin, por lo que en general se evita operar compresores en la zona de atoramiento. El mapa de ensayo normalmente estar restringido y no mostrar las curvas llegando a la relacin mnima de presin (Figura 3.19). El atoramiento puede reducirse mediante el uso de paleta divisoras (Figuras 3.5 y 3.7) ya que, si bien al doble de seccin corresponde el doble de caudal, se ahorra el espesor de una paleta, aumentando el rea de garganta.

Capacidad Los compresores centrfugos son el tipo que ms se emplea en la industria de procesos qumicos porque su construccin sencilla, libre de mantenimiento permite un funcionamiento continuo durante largos periodos.El compresor centrfugo ms sencillo es el suspendido, de una sola etapa. Los hay disponible para flujo desde 3000 hasta 150000 PCMS. El impulsor convencional, cerrado o con placas se utilizara para cargas adiabticas hasta de unas 12000(ft-lb)/lb. El impulsor abierto, de labes radiales producir ms carga con los mismos dimetros y velocidad, sus variantes, con inductor o alabes tridimensionales producir hasta 20000(ft-lb)/lb de carga.Se utilizan diseos similares, hechos con materiales ms resistentes y a velocidades ms altas, en aplicaciones especiales como compresores de aire con engranes integrales, para aplicaciones aeroespaciales, en los turbocargadores para motores de combustin, compresores de carga, etc.Aplicaciones En las turbinas de gas y unidades de potencia auxiliar. En el motor del automvil y del motor disel turbocompresores y compresores. En los compresores de gasoductos de gas natural para mover el gas desde el sitio de produccin hasta el consumidor. En las refineras de petrleo, plantas de procesamiento, petroqumicas y qumicas del gas natural. proporcionan la compresin en los ciclos de enfriadores de agua. En la industria de fabricacin y para suministrar aire comprimido para todos los tipos de herramientas neumticas. En las plantas de separacin de aire para la fabricacin de los gases del producto final purificado. En el campo de aceite de re-inyeccin de gas natural a alta presin para mejorar la recuperacin de petrleo.

Control de contaminacin ambiental por exceso de ruidoControlar la energa de una seal:El odo humano detecta los cambios de energa de las seales. Podemos expresar la energa de una seal de forma matemtica como su valor RMS(es decir, el valor medio excluyendo el signo). El odo humano es muy sensible a las variaciones de energa, as que esta compresin deber siempre ser suave y sutil para que no resulte evidente al odo. Por lo contario, una compresin abrupta y excesiva puede usarse para lograr efectos especiales, aunque esto es ms propio de aplicaciones de grabacin que de sonido en directo.Este tipo de compresin es utilizada para mantener la seal de un cantante en unos niveles relativamente constantes en todo momento, ya grite o susurre, se acerque o aleje del micrfono.Controlar el nivel pico de una sealReducir el margen dinmico de una seal