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Turbocompresores Axiales                Prof. Humberto Vidal.              Depto. de Ing. Mecánica.
Introducción• Los primeros turbocompresores axiales se construyeron  alrededor de 1900 por Sir Charles Parsons.• Relación ...
• El compresor axial consiste en un rotor de forma  cilíndrica que gira dentro de una carcasa o estator.• El fluido de tra...
Compresión de aire• El aire es comprimido de manera que la  máxima cantidad de portador de energía  (moléculas) pueda ser ...
CLASIFICACION DE LOS          TURBOCOMPRESORES• Los turbocompresores se clasifican en  tres tipos:Turbocompresores axiale...
Los turbocompresores axiales también tienen sus diferencias entre si y los más comunes son:compresor simple compresor d...
Turbocompresor axial, 11 etapas         (En turbina de gas)
Turbocompresor axial, 11 etapas        (Detalle de la succión)
Turbocompresor axial, 11 etapas          (Detalle del rotor)
Principio de Funcionamiento              (simulación)  Turbocompresor Axial
Principio de Funcionamiento• Funcionan como los ventiladores  axiales, pero normalmente están  constituidos de varias etap...
• El flujo de aire corre paralelo al eje del compresor.• Cada etapa del compresor está formada por una rueda de  álabes mó...
•   Los compresores axiales se    utilizan en el ciclo de las turbinas    de gas y de los turborreactores    de avión.•   ...
Admisión de Aire• El conducto de admisión toma aire  atmosférico y lo conduce hasta la  primera etapa.• En el conducto el ...
Tratamiento de aire•   Separadores inerciales: Decantan las    partículas por efecto de fuerzas    centrifugas, perdiendo ...
Compresión•   Debido    al   alto   flujo    requerido de la masa de    aire, nunca se utiliza un    Comp. de desplazamien...
Algunas   aplicaciones de turbinas requieren de compresión delorden de 200 psi en     la descarga                      Un ...
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En el estator de la   primera etapa, su velocidad es reducidaDisminución de presión        dinámica    La reducción leveme...
• La temperatura aumenta al aumentar la presión,  debido a que parte de la energía mecánica se  convierte en calor.• Aprox...
Materiales empleados en la      fabricación del compresor• El disco del compresor se  realiza en aleaciones de  aluminio l...
• Los materiales empleados en  la fabricación de los álabes del  compresor se eligen teniendo  en cuenta los fenómenos de ...
CONTROL DE PERDIDA DE AIRELa eficiencia de la turbina depende delgrado de presurización que el compresorgeneraSegún la t...
SURGEFenómeno asociado al turbocompresorSe produce por una diferencia de velocidades entre la entrada y la salidaSus ef...
SURGE
REFRIGERACION DE LOS           TURBOCOMPRESORES• Todo turbocompresor cuya relación de  presiones es superior a 2, debe ser...
FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE      LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIONCuando se desea comprimir vapores de agua hay ...
RENDIMIENTO DE LOS TURBOCOMPRESORES• Aunque el  turbocompresor axial  tiene mejor rendimiento  que el radial, es mucho  má...
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  1. 1. Turbocompresores Axiales Prof. Humberto Vidal. Depto. de Ing. Mecánica.
  2. 2. Introducción• Los primeros turbocompresores axiales se construyeron alrededor de 1900 por Sir Charles Parsons.• Relación de compresión y rendimientos muy bajos del orden del 55%.• Mientras que en la actualidad los rendimientos son del orden de 85 a 90%.• Compresores centrífugos de 70 a 80%.
  3. 3. • El compresor axial consiste en un rotor de forma cilíndrica que gira dentro de una carcasa o estator.• El fluido de trabajo circula por el espacio anular entre el rotor y el estator, pasando por hileras de álabes fijos y móviles.
  4. 4. Compresión de aire• El aire es comprimido de manera que la máxima cantidad de portador de energía (moléculas) pueda ser usado en el mínimo de espacio.
  5. 5. CLASIFICACION DE LOS TURBOCOMPRESORES• Los turbocompresores se clasifican en tres tipos:Turbocompresores axialesTurbocompresores centrífugosTurbocompresores diagonales
  6. 6. Los turbocompresores axiales también tienen sus diferencias entre si y los más comunes son:compresor simple compresor doblecompresor triple (Rolls-Royce)
  7. 7. Turbocompresor axial, 11 etapas (En turbina de gas)
  8. 8. Turbocompresor axial, 11 etapas (Detalle de la succión)
  9. 9. Turbocompresor axial, 11 etapas (Detalle del rotor)
  10. 10. Principio de Funcionamiento (simulación) Turbocompresor Axial
  11. 11. Principio de Funcionamiento• Funcionan como los ventiladores axiales, pero normalmente están constituidos de varias etapas.• Cada corona de alabes fijos (estator) juega el papel de difusor para el rotor precedente y de distribuidor para el siguiente.• Compresión por etapa es sensiblemente más baja que el correspondiente a un compresor centrifugo.• Recorrido por el fluido es mucho más directo, permite una construcción más pequeña y menor peso.
  12. 12. • El flujo de aire corre paralelo al eje del compresor.• Cada etapa del compresor está formada por una rueda de álabes móviles (rotor) y a continuación otra de alabes estacionarios (estator).• En cada etapa se consigue una relación de compresión entre 1.1:1 a 1.4:1, pudiéndose alcanzar relaciones de compresión totales de 15:1 o mayores (dependiendo del no de etapas)• El rendimiento es mayor que en los centrífugos.
  13. 13. • Los compresores axiales se utilizan en el ciclo de las turbinas de gas y de los turborreactores de avión.• Su empleo característico es el de turbocompresores no refrigerados, para grandes caudales (300 a 3000 m3/ minuto) y débiles de presiones (2 o 3kg/ cm2 efectivos) para la inyección de aire en los altos hornos.• Asimismo, se construyen compresores mixtos, en los cuales las primeras etapas son del tipo axial y las restantes del tipo centrifugo.
  14. 14. Admisión de Aire• El conducto de admisión toma aire atmosférico y lo conduce hasta la primera etapa.• En el conducto el aire es tratado para eliminar las impurezas.• Pueden provocar erosión, ensuciamiento y corrosión.
  15. 15. Tratamiento de aire• Separadores inerciales: Decantan las partículas por efecto de fuerzas centrifugas, perdiendo velocidad cayendo por su mayor peso al fondo.(mayores 10 μm).• Filtros de fibras: aire atraviesa una Maraña de fibras. filtros de alfombra, enrollables, de bolsa y rígidos.• Filtros de superficie: Filtran partículas menores 1 μm, quedando en las superficie del filtro, la caída de presión por ensuciamiento lleva a una limpieza de estos.
  16. 16. Compresión• Debido al alto flujo requerido de la masa de aire, nunca se utiliza un Comp. de desplazamiento positivo.• Son siempre preferidos: el Compresor Centrífugo y el Compresor de Flujo Axial.
  17. 17. Algunas aplicaciones de turbinas requieren de compresión delorden de 200 psi en la descarga Un compresor axial puede contener hasta 20 etapas
  18. 18. El borde de cadadisco soporta un conjunto dealabes, montados en ángulo Serie de discos Este rotor imparte metálicos fijos a velocidad y presión un eje común dinámica al aire
  19. 19. En el estator de la primera etapa, su velocidad es reducidaDisminución de presión dinámica La reducción levemente de la velocidad del aire entre cada disco del rotor (estator), levanta la presión estática.
  20. 20. • La temperatura aumenta al aumentar la presión, debido a que parte de la energía mecánica se convierte en calor.• Aproximadamente los 2/3 de la producción total de energía de la turbina de gas, es usada para accionar el compresor .• La turbina de gas del tren Sulzer (Enap), de los 88000 hp que genera, 55000 hp son para accionar el compresor axial.
  21. 21. Materiales empleados en la fabricación del compresor• El disco del compresor se realiza en aleaciones de aluminio ligeras, para temperaturas hasta 200° C y aleaciones de titanio para temperaturas superiores a 200 ° C.
  22. 22. • Los materiales empleados en la fabricación de los álabes del compresor se eligen teniendo en cuenta los fenómenos de influencia, fatiga, corrosión y erosión.• Se emplean aleaciones de titanio hasta 450° C y aceros de baja aleación (cromo- molibdeno-vanadio) de buenas características mecánicas hasta los 500 ° C, pero que requieren protección contra los fenómenos de oxidación.
  23. 23. CONTROL DE PERDIDA DE AIRELa eficiencia de la turbina depende delgrado de presurización que el compresorgeneraSegún la turbina es el tipo de sellos que seusa.Ningún sello es totalmente perfecto.
  24. 24. SURGEFenómeno asociado al turbocompresorSe produce por una diferencia de velocidades entre la entrada y la salidaSus efectos, son alta vibración, aumento de temperatura y ruido en exceso.Existen varias sistemas para controlar este fenómeno.
  25. 25. SURGE
  26. 26. REFRIGERACION DE LOS TURBOCOMPRESORES• Todo turbocompresor cuya relación de presiones es superior a 2, debe ser enfriado. Los tipos de refrigeración mas importantes son:Refrigeración continua. refrigeración por etapas.
  27. 27. FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIONCuando se desea comprimir vapores de agua hay que tener cuidado en no descender del punto de rocío. La evacuación de calor al exterior puede ser desventajosa desde el punto de vista de la rentabilidad de la instalación
  28. 28. RENDIMIENTO DE LOS TURBOCOMPRESORES• Aunque el turbocompresor axial tiene mejor rendimiento que el radial, es mucho más sensible a las variaciones de la carga; su rendimiento disminuye más rápidamente al variar las condiciones de funcionamiento con relación al punto de diseño
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