Termodinámica - Compresores
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El compresor desde el punto de vista termodinámico

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Termodinámica - Compresores Termodinámica - Compresores Presentation Transcript

  • Compresores Generalidades
  • Generalidades
    • En la tecnología moderna, la utilización de gases comprimidos ha adquirido especial significación en todos los órdenes industriales.
    • Es de común aplicación el aire comprimido como elemento activo para transferir energía a máquinas, dispositivos, herramientas, etc.
    • Por otro lado, la compresión de gases como el oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico, etc., es trámite normal en notable cantidad de procesos de producción.
  • Definición y Clasificación
    • Se designa por compresor a la máquina útil conducida, que realiza el trabajo de elevar la presión de un gas.
    • Estas máquinas se pueden clasificar de distintas formas. Haremos, a continuación, una primera clasificación
  • Compresor de desplazamiento positivo
    • Es la máquina en la que los volúmenes sucesivos de gas son confinados dentro de un espacio cerrado y elevados a una presión mayor.
  • Compresor reciprocante (o alternativo)
    • Es la máquina de desplazamiento positivo en la cual el elemento que eleva la presión es un émbolo con movimiento alternativo.
  • Compresor rotativo
    • Es la máquina en la cual la compresión y desplazamiento del gas se efectúa por la acción positiva de los elementos rotatorios.
  • Otros tipos de compresores
    • Con una menor aplicación que los anteriores tenemos:
    • de paletas deslizantes
    • de anillo
    • de rotor helicoidal
    • de diafragma centrífugo
    • etc.
  • Revisión de conceptos fundamentales
    • El proceso de compresión del aire, responde a las leyes generales de compresión y expansión de los gases, fundamentalmente establecidas por Boyle y Mariotte y Guy Lussac.
  • Ley de Boyle y Mariotte
    • A temperatura constante ( isotérmica ), la presión absoluta de un gas ideal, es inversamente proporcional al volumen
  • Ley de Boyle y Mariotte
  • Ley de Charles-Gay Lussac.
    • A presión constante ( isobárica ), el volumen de un gas ideal, es directamente proporcional ala temperatura
  • Ley de Charles-Gay Lussac.
  • De igual manera
    • A volumen constante ( isocórica ), las presiones son directamente proporcionales a las variaciones de las temperaturas absolutas
  • Modificación del peso específico
    • Si en un gas de peso P que ocupa un volumen V 1 a una presión p 1 manteniendo constante la temperatura, hacemos variar su presión a p 2 su volumen adquiere el valor V 2 por lo que el peso específico respectivo asume el valor:
  • Calor específico del gas
    • Se debe recordar que el calor específico del gas varía con la temperatura y con la presión a que está sometido.
    • Calor específico a volumen constante c v
    • Calor específico a presión constante c p
  • Calor específico a volumen constante
    • A volumen constante, el calor específico " c v " de un gas, es el cociente entre la cantidad de calor entregado al mismo y el producto de su masa por el salto de temperatura y representa la cantidad de calor que es necesario para que un kg de dicho gas eleve su temperatura en 1°C, manteniendo constante su volumen e incrementando su presión.
  • Calor específico a presión constante
    • A presión constante, el calor específico " c p " de un gas, es el cociente entre la cantidad de calor entregado al mismo y el producto de su masa por el salto de temperatura, y representa la cantidad
    • de calor que es necesario para que un kg de dicho gas eleve su temperatura en 1 ºC manteniendo constante su presión e incrementando su volumen.
  • Valores de c v y c p
    • En los gases, el valor de " c v " es menor que el de " c p " y, por ejemplo, para el aire vale:
    Si bien estos valores varían con la temperatura, hasta los 100° C pueden considerarse constantes.
  • Otras consideraciones
    • En toda transformación de calor a trabajo que se formula en una masa de gas, la cantidad de calor entregado al sistema es igual al trabajo realizado por el mismo, más la variación de energía interna.
    • Al respecto, cabe consignar las equivalencias de toda transformación de calor a trabajo mecánico o viceversa.
  • Ecuación de estado de los gases
    • Otra variación importante se formula mediante "p", "V", "T",ya que la presión, el volumen y la temperatura de un gas establecen su estado térmico y conforman la ecuación de estado.
    • La relación entre estos tres parámetros es tal que si dos de ellos se modifican, el tercero varía, en consecuencia, manteniendo constante el valor de la relación.
  • Constante R de los gases
    • En cuanto a la constante R, si la relacionamos con los calores específicos, se establecen las siguientes expresiones:
    Siendo k el exponente adiabático
  • Transformaciones Termodinámicas
    • En cuanto a las transformaciones posibles durante una compresión, cabe recordar que, cuando la misma es a temperatura constante se denomina isotérmica y cumple con la ley de Boyle y Mariotte, siendo su representación una hipérbola equilátera.
  • Transformaciones Termodinámicas
    • Cuando la transformación es adiabática , el sistema no transfiere calor al exterior y su representación está dada por una hipérbola que no es equilátera.
    donde el exponente adiabático k, es la relación entre los calores específicos a presión constante y a volumen constante, como se vio anteriormente
  • Transformaciones Termodinámicas
    • Cuando la transformación es politrópica , implica que existe transferencia de calor desde el medio al exterior, o a la inversa , y que el incremento o reducción de temperatura es proporcional a la cantidad de calor añadida o disipada.
    • La curva difiere de las otras dos y la expresión asume la forma
    donde n es el exponente politrópíco cuyos valores, en la práctica, están entre 1,2 y 1,3 y que, por lo general, son menores que " k ". donde " c " es la cantidad de calor que debe absorber un kg de gas para obtener, además del trabajo realizado, un incremento de temperatura de 1 ºC.
  • Transformaciones Termodinámicas
  • Compresor alternativo - Aspiración
  • Compresor alternativo - Impulsión
  • Ciclo de trabajo teórico de un compresor ideal, sin pérdidas, con espacio muerto nulo y con un gas perfecto
  • Trabajos realizados
    • Trabajo de compresión (L1)
    • Trabajo de aspiración (L2)
    • Trabajo de impulsión (L3)
  • Transformación adiabática
  • Transformación isotérmica
  • Comparación
  • Comparación
  • Comparación
  • Curvas reales
  • Instalación de un compresor de dos etapas
  • Compresor de dos etapas
  • Compresor de tres etapas
  • Fin
    • Los gatos poseen termosensores en la nariz que les permiten responder a estímulos térmicos de 0,1 a 0,2 grados Celsius .
    • Esto corresponde a los niveles de sensibilidad térmica de la piel de la cara en los seres humanos.