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TemarioTemario
Tema 1. Introducción
Tema 2. Diseño de cañerías
Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles
Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles
Tema 5. Medidores (presión y caudal)
Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles
Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles
Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.
FD_2017 1
Impulsores de fluidos compresibles
20172017
IIQ IIQ –– Fac. de IngenierFac. de Ingenier ííaa Curso: Fluidodinámica 20172
TemarioTemario
Tema 1. Introducción
Tema 2. Diseño de cañerías
Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles
Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles
Tema 5. Medidores (presión y caudal)
Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles
Tema 7. Impulsores para fluidos …
Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.
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TemarioTemario
Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles
Ó Máquinas que imprimen presión a fluidos compresibles
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IntroducciIntroduccióónn
� Repaso unidades de presión
� Bibliografía
� Tipos de compresores(principio)
� Tipos de compresores(presión/carga que imparten)
� Repaso de termodinámica
5
Unidades de Presión derivadas de sistemas de unidades
• Sistema internacional
– Pascal (Pa) . Presión ejercida por 1 N en 1 m2
Unidades derivadas del Pa:
hPa= 102 Pa
kPa= 103 Pa
bar = 105 Pa
mbar = 102 Pa = hPa
• Sistema ingenieril inglés
– Pound-force per square inch (Psi) . Presión ejercida por
1 libra-fuerza en 1 in2 (¨libras¨) (lbf/in2)
• Sistema técnico gravitatorio
- Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado. (kgf/cm2) (¨kilos¨)6
• Atmósfera (atm)
Presión que ejerce la atmósfera terrestre a nivel del mar. Se
define como la P de columna de Hg de 760 mm a 0°C,
bajo la aceleración de la gravedad normal (9,80665 m/s2)
• Milímetro de mercurio (mmHg, Torr)
1 atm = 760 mm de Hg = 760 torr
• Metro de columna de agua (m.c.a.)
Presión ejercida por una columna de agua pura de 1 metro
Unidades de Presión experimentales
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Conversiones
8
- jefe, cuánto el ponemos?
- 35 por favor.
……………………35 qué?
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Cual es correcta?
• V : 10 KPa > 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a.
• A : 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a > 10 KPa
• R : 20 psi > 10 KPa > 5 Bar > 10 m.c.a
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Bibliografía
• Máquinas para fluidos I. Compresores. Oficina de Publicaciones del CEI
http://www.fing.edu.uy/imfia/cursos/maq_flu_1/teorico/8-Compresores.2010.pdf
• Ingeniería Química, Tomo 1, Coulson y Richardson,1979. Ed. Reverté, España, 1979.
• Perry, Manual del Ingeniero Químico, SextaEdición, Vol I. Perry, Green, Maloney, C. Mc Graw-Hill, Inc., U.S.A. 1993.
11
Impulsores
Dinámicos Desplazamiento positivo
Volumétricos: Se imprime
directamente energía de presión.
El desplazamiento positivo
consiste en la carga de fluido a
baja presión en una cámara que
luego lo descarga a una mayor
presión.
El impulsor imprime energía cinética
que luego se transforma en energía
de presión
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Impulsores
Dinámicos Desplazamiento Positivo
Flujo radial
Flujo axial
Reciprocantes Rotatorios
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Impulsores
Dinámicos
Flujo radial
14
Soplador
Impulsores
Dinámicos
Flujo axial
15
Impulsores
Desplazamiento positivo
Rotatorios
16
Paletas deslizantes
Roots
De tornillo
Impulsores
Desplazamiento positivo
Reciprocantes
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Compresores
∆P AltaSopladores
∆P Media <10psi
Ventiladores∆P Baja < 0.5psi
Centrífugos X X XFlujo axial X X XRotatorios X XReciprocantes X
18
19
20
Nº Tipo1 Soplador centrífugo
2 Reciprocante doble etapa
3 Rotatorio de tornillo
Servicio Caudal requerido(m3/s) Presión de descarga (atm man)
I 2 2
II 0,5 15
III 50 0,5
El mejor tipo de impulsor para cada servicio?
Servicio V A R
I 1 3 2
II 2 2 1
III 3 1 3
¿Cuál es la respuesta
correcta: A, B o C ?
3
2
121
Nº Tipo3 Rotatorio de tornillo
2 Reciprocante doble etapa
1 Soplador centrífugo
Caudal requerido (m3/s)
Caudal Miles ft3/min
Presión de descarga (atm man)
Presión de descarga
(psig)I 2 4.2 2 30
II 0,5 1 15 221
III 50 105 0,5 7
El mejor tipo de compresor para el servicio requerido?
2,0 atm
man
2.0 m3/s
P2
P1,V1
V.- PV = cte
A.- PVγ = cte
R.- PVk = cte
M.- no se sabe
V.- PV = cte
A.- PVγ = cte
R.- PVk = cte
M.- no se sabe
P1�
�P2
V1
?
• Al comprimir un gas ideal en el cilindro, la expresión que vincula la P con el V del sistema es….
23
ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN
Isotérmico PV = cte
Adiabático PVγ = cte
Politrópico PVk = cte
Isotérmico PV = cte
Adiabático PVγ = cte
Politrópico PVk = cte
• La expresión que describe la relación P y V depende del intercambio de calor entre el gas y los alrededores.
P2
P1,V1 Q
24
ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN
• En un proceso de compresión adiabática de
una masa dada de gas ideal…
if TT0dT 0dv
Pdv-0dT
du
>⇒>⇒<=
∂−∂=
vc
wq
Adiabático PVγ = cteAdiabático PVγ = cte
V.- el gas se enfría
A.- el gas se calienta
R.- T se mantiene constante
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γ= CP/CV
P2
P1,V1
Isotérmico PV = cteIsotérmico PV = cte
Si se intercambia suficiente calor
con el medio podría….
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P2
P1,V1
Si el intercambio de calor no es
suficiente para T cte, modelamos….
Politrópico PVk = ctePolitrópico PVk = cte
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1<k<γ
P2
P1,V1
P2
P1,V1
P1
P2
V1
…una misma cantidad de gas a menor
temperatura ocupa menor volumen
adiabático
isotérmico politrópico
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VaVi <