¿QUÉ ES UNA UN A BOMBA? Máquina que se usa para extraer, elevar o impulsar líquidos y gases de un lugar a otro. Las bombas en la industria petrolera que petrolera que se usan en la industria petrolera se dividen en 8 grupos: perforación, producción, transporte, refinería, fracturación, pozos submarinos, portátiles y de dosificación. n perforación, se usan las llamadas bombas de lodo, como la que se muestra en la figura !!". stas bombas son casi siempre del tipo reciprocante. #eben desarrollar presiones altas a veces, superiores a los !$$ %g&cm! . l lodo de perforación que mane'an estas bombas pesa entre ! y !$ %g&litro. n producción se usan cuatro tipos de sistemas de bombeo para extraer el crudo de los pozos de producción y descargarlo a nivel del suelo: sistema de cilindro de succión, sistema (idráulico, sistema sumergible y sistema de elevación por gas. )ay algunos pozos que no necesitan bombeo ya que es suficiente la presión del crudo. l transporte de líquidos en la industria petrolera se (ace a trav*s de miles de %ilómetros en el mundo entero, tanto en oleoductos, petróleoductos propiamente dic(os y gasoductos. n ciertos casos el ducto puede servir para transportar diferentes fluidos. +as estaciones de bombeo están instaladas a intervalos adecuados, a lo largo del ducto, pues aun en terreno plano, las cargas de fricción son grandes y se requieren bombas de alta presión. #urante todo el ao las bombas de estos oleoductos están expuestas a grandes cambios de temperatura. ste problema y el de las grandes presiones requiere que se usen bombas de diseos especiales como los que se muestran en la figura !!-. +a bomba vertical enlatada es un tipo que (a venido teniendo muc(a aplicación. on este tipo de bombas, el fluido que circula en la tubería entra en una /lata0 donde se puede incrementar grandemente su presión mediante una bomba de varios pasos. 1iene tambi*n la venta'a de que sus características de succión son muc(o me'ores para líquidos que como los de la industria petrolera o petroquímica tienen presiones en aeropuertos para bombear combustible a los aviones, con lo cual se reduce el peligro de descargas el*ctricas estáticas. 2ombas de lodos de ! cilindros accionada por gas .
CLASIFICACIN !E BOMBAS
l funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cin*tica, generando presión y velocidad en el fluido. xisten muc(os tipos de bombas para diferentes aplicaciones. +os factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión 3ltima, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear 4la eficiencia de cada bomba varía seg3n el tipo de gas5.
+as bombas se clasifican en tres tipos principales:
".
#e *mbolo alternativo
!.
#e *mbolo rotativo
6.
7otodinámicas
+os dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo y el tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al líquido y genera presión, estas son de desplazamiento no positivo. e dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. n este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite (idrostáticamente en el sistema (idráulico. n las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito (asta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba9 por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. con una descarga a tanque y con registro de presión. e dice que una bomba es de desplazamiento o positivo cuando su órgano propulsar no contiene elementos móviles9 es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola. ; este caso pertenecen las bombas centrífugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. n este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía (idro
=or las características sealadas, en los sistemas (idráulicos de transmisión (idrostática de potencia (idráulica nunca se emplean bombas de desplazamiento > positivo. #7?=?@ # 2>M2; # #=+;A;M?1> =>?1?B>
2>M2; 7>1;1>7?; +as bombas rotatorias, que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una ca'a fi'a que contiene engrana'es, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. n lugar de Carro'arC el líquido, como en una bomba centrífuga, una bomba rotatoria lo atrapa, lo empu'a contra la ca'a fi'a. +a bomba rotatoria descarga un flu'o continuo. ;unque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio solo, pueden mane'ar casi cualquier líquido que est* libre de sólidos abrasivos. 1?=> # 2>M2; 7>1;1>7?;: 2ombas de +eva y =istón 1ambi*n llamadas C2ombas de *mbolo rotatorioC, consisten de un exc*ntrico con un brazo ranurado en la parte superior. +a rotación de la flec(a (ace que el exc*ntrico atrape el líquido contra la ca'a. onforme contin3a la rotación, el líquido se fuerza de la ca'a a trav*s de la ranura a la salida de la bomba. 2ombas de engrana'es externos stas constituyen el tipo rotatorio más simple. onforme los dientes de los engrana'es se separan en el lado de succión de la bomba, el líquido llena el espacio entre ellos. ste se conduce en trayectoria circular (acia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes. 2ombas de engrana'es internos ste tipo tiene un motor con dientes cortados internamente y que enca'an en un engrane loco, cortado externamente. =uede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
2ombas lobulares
Dstas se aseme'an a las bombas del tipo de engrana'es en su forma de acción, tienen dos o más motores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada motor. +os motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engrana'es externos. #ebido al que el líquido se descarga en un n3mero más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engrana'es, el flu'o del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engrana'es. 2ombas de tornillo stas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una ca'a fi'a. +as bombas de un solo tornillo tienen un motor en forma de espiral que gira exc*ntricamente en un estator de (*lice interna o cubierta. +as bombas de dos y tres tornillos tienen uno o dos engrana'es locos, respectivamente, el flu'o se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del e'e de los mismos. 2ombas de aspas +as bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. +as bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. l líquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza (acia la descarga de bomba. 2>M2; ;+17;1?B; +as bombas alternativas o reciprocantes son tambi*n unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o *mbolo a trav*s de la distancia de carrera.
1?=> # 2>M2; ;+17;1?B;
l flu'o de descarga de las bombas centrífugas y de la mayor parte de las bombas rotatorias es continuo. =ero en las bombas alternativas el flu'o pulsa, dependiendo del carácter de la pulsación del tipo de bomba y de que esta tenga o no una cámara de colc(ón. ?gual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los líquidos. 7educen solamente la presión en la cámara de succión y la presión externa, generalmente la atmosf*rica, empu'a el líquido en la bomba. =ara cualquier bomba con una línea de succión de tamao dado, la capacidad o velocidad máxima viene fi'ada por la columna de succión neta positiva. xisten básicamente dos tipos de bombas alternativas: las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia. 2ombas de acción directa n este tipo, una varilla com3n de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido o *mbolo. +as bombas de acción directa se construyen, simplex 4un pistón de vapor y un pistón de líquido respectivamente5 y duplex 4dos pistones de vapor y dos de líquido5. +as bombas de acción directa (orizontales simples y duplex, (an sido por muc(o tiempo muy usadas para diferentes servicios, incluyendo alimentación de calderas en presiones de ba'as a medianas, mane'o de lodos, bombeo de aceite y agua, etc. e caracterizan por la facilidad de a'uste de columna, velocidad y capacidad. ;l igual que todas las bombas alternativas, las unidades de acción directa tienen un flu'o de descarga pulsante. 2ombas de potencia stas tienen un cigEeal movido por una fuente externa 4generalmente un motor el*ctrico5, banda o cadena. Frecuentemente se usan engrana'es entre el motor y el cigEeal para reducir la velocidad de salida del elemento motor. l extremo líquido que puede ser del tipo de pistón o *mbolo desarrollara una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga. =or esta razón es com3n el proporcionar una válvula de alivio para descarga, con ob'eto de proteger la bomba y su tubería. +as bombas de acción directa se detienen cuando la fuerza total en el pistón del agua iguala a la del pistón de vapor9 las bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de detenerse. sta es varias veces la presión de descarga normal de las bombas de potencia. +as bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de alta presión y tienen algunos usos en la alimentación de calderas,
bombeo en líneas de tuberías, procesos de obtención de petróleos y aplicaciones similares. +as bombas de potencia en los primeros diseos eran generalmente movidas por vapor. n el presente, sin embargo, es más com3n el movimiento por motor el*ctrico o de combustión interna debido a que este arreglo da una instalación más económica compacta y requiere menos mantenimiento. +as bombas de potencias del tipo *mbolo de alta presión pueden ser (orizontales o verticales. 2ombas de potencia de ba'a capacidad stas unidades se conocen tambi*n como bombas de capacidad variable, volumen controlado y de proporción. u uso principal es para controlar el flu'o de pequeas cantidades de líquido para alimentar calderas, equipos de procesos y unidades similares. omo tales ocupan un lugar muy importante en muc(as operaciones industriales en todo tipo de plantas.
+a capacidad de estas bombas puede variarse cambiando la longitud de la carrera. +a unidad en la usa un diafragma para bombear el líquido que se mane'a, pero el diafragma esta accionado por un *mbolo que desplaza aceite dentro de la cámara de la bomba. ambiando la longitud de la carrera del *mbolo se varía el desplazamiento del diafragma. 2ombas de diafragma +a bomba combinada de diafragma y pistón generalmente se usa solo para capacidades pequeas. Gn diafragma de material flexible no metálico puede soportar me'or la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas alternativas. +as bombas de diafragma se usan para gastos elevados de líquidos, ya sea claros o conteniendo sólidos. 1ambi*n son apropiados para pulpas gruesas, drena'es, lodos, soluciones ácidas y alcalinas, así como mezclas de agua con sólidos que pueden ocasionar erosión. +a bomba de rocío de diafragma de alta velocidad y pequeo desplazamiento esta provista de una succión del tipo discoidal y válvulas de descarga. )a sido diseada para mane'ar productos químicos. >tros diseos xisten tambi*n un gran n3mero de otros tipos de bombas alternativas, diseadas para servicios especializados. Muc(as se usan en sistemas (idráulicos industriales, de lubricación, de mane'o de químicos, y similares.
#7?=?@ # 2>M2; # #=+;A;M?1> > =>?1?B> 2ombas centrífugas +as industrias químicas son usuarios principales de bombas de todos los tipos, pero en particular de las centrífugas. +as bombas centrífugas, tambi*n denominadas rotativas, tienen un motor de paletas giratorio sumergido en el líquido. l líquido entra en la bomba cerca del e'e del motor, y las paletas lo arrastran (acia sus extremos a alta presión. l motor tambi*n proporciona al líquido una velocidad relativamente alta, que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. n bombas de alta presión pueden emplearse varios motores en serie, y los difusores posteriores a cada motor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. n las bombas de ba'a presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumente de forma gradual para reducir la velocidad. l motor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. +a gran (olgura ofrecida en este tipo de bombas al paso de los fluidos, (ace que estas resulten adecuadas para la manipulación de fluidos que lleven en suspensión partículas sólidas, y además permiten el estrangulado o aun el cierre temporal de la válvula de la tubería de descarga 4de impulsión5. n este caso extremo, el fluido simplemente gira en el interior de la ca'a y absorbe la energía cedida por el motor. +a absorción total de la energía eleva rápidamente la temperatura del fluido y la de la bomba lo suficiente para poder causar el desa'uste de las partes móviles en poco tiempo. n general las bombas centrífugas son más fáciles de construir que las bombas alternativa de desplazamiento positivo, o las rotatorias. +a bomba centrífuga resulta especialmente más apta para la manipulación de líquidos viscosos que la bomba alternativa, aunque es menos adecuada que la bomba rotatoria. +as venta'as primordiales de una bomba centrífuga son la simplicidad, el ba'o costo inicial, el flu'o uniforme 4sin pulsaciones5, el pequeo espacio necesario para su instalación, los costos ba'os de mantenimiento, el funcionamiento silencioso y su capacidad de adaptación para su uso con impulsos por motor o turbina. ;demás tiene gran capacidad por el poco rendimiento a ba'o flu'o, y por eso su empleo esta limitado a las grandes plantas. o exigen gran espacio, y para líquidos no viscosos los rendimientos son comparables a los de otros tipos para mayores capacidades. 1?=> # 2>M2; 17HFGI;
2ombas voluta ;quí el impulsor descarga en una ca'a espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. =or este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática. 2ombas difusor +as paletas direccionales estacionarias rodean el motor o impulsor en una bomba del tipo difusor. sos pasa'es con expansión gradual cambian la dirección del flu'o del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión.
2ombas turbina 1ambi*n se conocen como bombas de vórtice, perif*ricas y regenerativas9 en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los paletas a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor. l líquido va recibiendo impulsos de energía. +a bomba del tipo difusor de pozo profundo, se llaman frecuentemente bombas turbinas. 2ombas de flu'o mixto y axial +as bombas de flu'o mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerzas centrífugas y parcialmente por el impulsor de las paletas sobre el líquido. l diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada. +as bombas de flu'o axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido. l diámetro del impulsor es el mismo en el lado de succión y en el de descarga. Gna bomba de impulsor es un tipo de bomba axial. lasificación seg3n aplicación ;un cuando no todas las bombas centrífugas están clasificadas por un nombre gen*rico que designa su aplicación final, un gran n3mero de ellas incluyen este t*rmino relacionado con su servicio. ;sí, las bombas centrífugas pueden llamarse de alimentación de caldera, de propósito general, de sumidero, pozo profundo, de refinería, de circulación, etc. n general, cada una tiene características específicas de diseo, así como los materiales que el constructor recomienda para el servicio particular. )ay aun otra subdivisión basada en las características estructurales y generales9 tales como unidades (orizontales y verticales, diseos de acoplamiento directo, impulsores de succión simple y doble, carcasas divididas (orizontalmente, etc.
#iseos normales típicos de bombas 2ombas de propósito general: estas están construidas generalmente para mane'ar líquidos frescos y limpios a temperatura ambiente o moderada. Ieneralmente de un solo paso, estas unidades pueden ser de carcasa divida y aditamentos normales9 igualmente buenas para un gran n3mero de servicios. ;lgunas son de varios impulsores, mientras que otras mane'an líquidos que contienen sólidos en suspensión. 2ombas m3ltiples +as unidades (orizontales de este diseo, están construidas con carcasa ya sea del tipo barril o del tipo (orizontalmente dividido. +a carcasa del tipo barril se usa más com3nmente en diseos de alta presión con cuatro o más pasos, mientras que la carcasa dividida se usa para presiones que varían desde ba'as (asta moderadamente altas con cualquier n3mero de pasos. 2ombas acopladas directamente stas combinan la bomba y su motor en una sola unidad, proporcionando una bomba compacta, maciza y eficiente. 2ombas inatascables =ueden o no tener impulsores de paleta, y estas unidades mane'an líquidos de drena'e, de proceso en fábricas de papel, líquidos viscosos y otros similares que contengan sólidos. 2ombas turbinas regenerativas stas tienen limitaciones perfectamente definidas en cuanto a columna y capacidad más allá de las cuales no puede competir económicamente con la bomba centrífuga usual. in embargo, dentro de su margen de aplicación tienen venta'as apreciables, incluyendo buenas características de succión, capacidad muy elevada y buena eficiencia. =7>2+M; # FG?>;M?1> # +; 2>M2; =ara obtener los resultados deseados, las características de las bombas deben ser compatibles con las condiciones reales de funcionamiento. ;ntes de aplicar una bomba, conviene (acer un análisis de las características del sistema de funcionamiento, en el cual deben tenerse en cuenta los siguientes factores: ".
apacidad con descripción de las posibles variaciones
!.
=resiones máxima y mínima, pulsaciones y variaciones
6.
=lan completo de las condiciones de succión
-.
Margen de la temperatura de funcionamiento
J. =ropiedades del líquido: densidad, viscosidad, corrosión, abrasión y comprensibilidad K.
;ccionamiento y control
L.
lasificación del servicio en continuo o intermitente
+os caracteres mecánicos de las bombas son impuestos por las condiciones de la operación, como presiones, temperaturas, condiciones de succión y liquido bombeado. +os caracteres (idráulicos son in(erentes a cada tipo de bomba y están influidos por la densidad, viscosidad, tipo de accionamiento y tipo de control. l diseo mecánico se basa en la presión que (a de mane'arse y es importante la revisión de los valores máximos, cargas de c(oque y variaciones de presión antes de elegir la bomba. +os materiales utilizados para las partes componentes deben determinarse de acuerdo con las exigencias de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y a la erosión o a la combinación de estas. +as velocidades en los pasa'es de la bomba son muc(o más altas que las que se dan en las tuberías y vasi'as de presión, con la consecuencia de que los efectos corrosivos o abrasivos del líquido. s posible que la duración de la bomba sea muy limitada a causa del alto grado de corrosión y erosión, y a veces está 'ustificado el empleo de materiales resistentes en las zonas críticas. 1ambi*n las temperaturas por encima de "!$ o por deba'o de N"8 pueden afectar a la construcción. +as temperaturas elevadas exigen el enfriamiento por agua de los co'inetes y las ca'as de empaquetadura9 las ba'as temperaturas requieren materiales de resistencia adecuados a la temperatura de funcionamiento. +a mayor parte de las dificultades en las bombas provienen de las incorrectas condiciones de succión más que de otra causa. +a p*rdida de succión, la vaporización, el relleno parcial o la cavitación, llevan consigo una carga normal sobre la bomba y ocasionan alto costo de mantenimiento poca duración y funcionamiento irregular. +os líquidos limpios fríos y no corrosivos con acción lubricante no presentan problemas. +os líquidos no lubricantes, como el propano, y las mezclas abrasivas, como los catalizadores pulverizados, deben mantenerse fuera del contacto con las empaquetaduras por un líquido aislante inyectado en el anillo de engrase o dentro
de un casquillo de inyección para lubricar la empaquetadura y evitar que los sólidos se incrusten en ella. +a viscosidad del líquido que se bombea afecta igualmente a la potencia requerida y a la velocidad de bombeo. +as bombas de vaiv*n traba'an muy bien los líquidos viscosos pero pueden ser necesarias válvulas extra de succión para reducir las p*rdidas y la bomba puede funcionar a una velocidad más ba'a. +as bombas rotatorias de alta presión no son económicas para líquidos extremadamente viscosos. +a capacidad y el diseo de las bombas centrífugas se basan en una viscosidad igual a la del agua y son muy sensibles al aumento de viscosidad. +as velocidades relativamente altas conducen a perdidas por turbulencia.
COM"#ESO#ES ¿Qu$ es un %ompresor? Gn compresor es una máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. +a presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a trav*s del
compresor. omparados con turbo soplantes y ventiladores centrífugos o de circulación axial, en cuanto a la presión de salida, los compresores se clasifican generalmente como máquinas de alta presión, mientras que los ventiladores y soplantes se consideran de ba'a presión. +os compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases y vapores para un gran n3mero de aplicaciones. Gn caso com3n es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte, pintura a pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, (erramientas neumáticas y perforadoras. >tro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el gas del vaporizador. >tras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción de gases, turbinas de gas y construcción. structura de los compresores +os elementos principales de esta estructura son: motor, cuerpo, tapas, enfriador y árboles. l cuerpo y las tapas del compresor se enfrían por el agua. +os elementos constructivos tienen ciertas particularidades. =ara disminuir las p*rdidas de energía de la fricción mecánica de los extremos de las placas contra el cuerpo en este se colocan dos anillos de descarga que giran libremente en el cuerpo. ; la superficie exterior de estos se envía lubricación. ;l girar el motor los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficie interior de estos9 los anillos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo. ;l fin de disminuir las fuerzas de fricción en las ranuras las placas se colocan no radicalmente sino desviándolas (acia adelante en dirección de la rotación. l ángulo de desviación constituye L a "$ grados. n este caso la dirección de la fuerza que act3a sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se aproxima a la dirección de desplazamiento de la placa en la ranura y la fuerza de fricción disminuye. =ara disminuir las fugas de gas a trav*s de los (uelgos axiales, en el bu'e del motor se colocan anillos de empacaduras apretados con resortes contra las superficies de las tapas. =or el lado de salida del árbol a trav*s de la tapa, se (a colocado una 'unta de prensaestopas con dispositivos tensor de resortes. CLASIFICACIN !E LOS COM"#ESO#ES ;l clasificarse seg3n el indicio constructivo los compresores volum*tricos se subdividen en los de *mbolo y de motor y los de paletas en centrífugos y axiales. s posible la división de los compresores en grupos de acuerdo con el g*nero de
gas que se desplaza, del tipo de transmisión y de la destinación del compresor. stos al igual que las bombas mencionadas anteriormente pueden clasificarse en dos grupos: ".
ompresores de desplazamiento positivo
!.
ompresores de desplazamiento no positivo
#7?=?@ # >M=7>7 # #=+;A;M?1> =>?1?B> >M=7>7 ;+17;1?B> > # M2>+> l compresor de embolo, de vaiv*n o de movimiento alternativo, es una máquina de desplazamiento positivo que aumenta la presión de un volumen determinado de gas mediante la reducción de su volumen inicial. +a compresión se verifica por el movimiento de vaiv*n de un embolo encerrado en un cilindro. Ieneralmente, el cilindro es de dobla efecto y esta accionado por un mecanismo de biela y manivela. +a compresión tiene lugar en ambos extremos del cilindro, el cual suele llevar una camisa de agua para disparar el calor engendrado por la fricción de los anillos del embolo y por la empaquetadura del vástago y parte del calor de compresión. +a salida del vástago en el cilindro se cierra con una empaquetadura sin escapes. e regula la oportuna salida y entrada del gas en el cilindro mediante válvulas que se abren seg3n cambia la presión diferencial entre el interior del cilindro y el sistema gaseoso. l proceso de compresión puede verificarse en una sola etapa termodinámica 4compresión de una fase5 o dividirse en varias etapas con enfriamiento intermedio del gas 4compresión de varias etapas o multigradual5. +a compresión multigradual requiere una maquina más costosa que la compresión unifase, pero se utiliza con más frecuencia por varias razones: menor consumo de energía, menor elevación de temperatura del gas dentro del cilindro y menor diámetro del cilindro. +os compresores que se utilizan más com3nmente para comprimir gases tienen una cruceta a la que se conectan la biela y la varilla del pistón. sto proporciona un movimiento en línea recta para la varilla del pistón y permite que se utilice un embala'e simple, en la se muestra una maquina sencilla, de etapa simple, con un pistón de acción doble. e pueden utilizar pistones de acción simple o doble, dependiendo del tamao de la máquina y el n3mero de etapas. n alguna maquinas, se usan pistones de acción doble, en la primera etapa y de acción simple, en las posteriores. n las máquinas de etapas m3ltiples, (ay enfriadores intermedios entre capa una de estas. sos intercambiadores de calor eliminan el calor de la compresión del gas y reducen su temperatura a aproximadamente la que existe a la entrada del
compresor. se enfriamiento reduce el volumen de gas que va a los cilindros a alta presión, (ace disminuir la energía necesaria para la compresión y, a presiones elevadas, mantiene la temperatura dentro de límites de operación seguros. n la se muestra un extremo del compresor de dos etapas. +os compresores con cilindro (orizontales son los que más se utilizan, por su capacidad de acceso. in embargo, se construyen tambi*n maquinas con cilindros verticales y otras disposiciones, tales como las de ángulo recto 4uno (orizontal y el otro vertical5 y en ángulo en B. +os compresores alternativos, pueden ser del tipo lubricado o sin lubricar. +ubricación de compresores =ara la lubricación de los compresores de *mbolo se emplean los mismos m*todos que para las máquinas de vapor, salvo las altas exigencias de los aceites de engrase a causa del gran calor radiado por los cilindros de vapor. =ara el engrase de los cilindros, como para las máquinas de vapor, se emplean bombas de *mbolo buzo de funcionamiento obligado por la transmisión. ;3n con altas presiones de gas deben procurarse aceites de poca viscosidad. Gn aceite viscoso exige una potencia innecesariamente grande y (ace que las válvulas tengan más tendencia a pegarse y romperse. =ara muy altas presiones, se emplean, sin embargo, algunas veces los aceites viscosos para me'ora la (ermeticidad, aunque la temperatura del gas sea más ba'a. ; ser posible se utilizara el aceite para el engrase del cilindro y de la transmisión, pues ello facilita la recuperación y nuevo empleo del aceite. 1?=> # >M=7>7 ;+17;1?B> > # DM2>+> >M=7>7 # DM2>+> >?+;1 ste es el tipo de compresor más difundido actualmente. s apropiado para comprimir a ba'a, media o alta presión. =ara obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. l aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer *mbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente *mbolo. l volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeo. #urante el traba'o de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. ompresor de membrana
Gna membrana separa el *mbolo de la cámara de traba'o9 el aire no entra en contacto con las piezas móviles. =or tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite. stos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias farmac*uticas y químicas. ompresor de *mbolo rotativo onsiste en un *mbolo que está animado de un movimiento rotatorio. l aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto (erm*tico.
>M=7>7 7>1;1>7?> e denominan compresores rotatorios a aquellos grupos que producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empu'an el aire desde la aspiración (acia la salida, comprimi*ndolo. e distinguen los siguientes tipos: ompresores de tornillo sencialmente se componen de un par de motores que tienen lóbulos (elicoidales de engrane constante. +a compresión por motores paralelos puede producirse tambi*n en el sentido axial con el uso de lóbulos en espira a la manera de un tornillo sin fin. ;coplando dos motores de este tipo, uno convexo y otro cóncavo, y (aci*ndolos girar en sentidos opuestos se logra desplazar el gas, paralelamente a los dos e'es, entre los lóbulos y la carcasa. +as revoluciones sucesivas de los lóbulos reducen progresivamente el volumen de gas atrapado y por consiguiente su presión, el gas así comprimido es forzado axialmente por la rotación de los lóbulos (elicoidales (asta "O descarga. ompresores de paletas deslizantes l motor es exc*ntrico en relación a la carcasa o el cilindro, y lleva una serie de aletas que se a'ustan contra las paredes de la carcasa debido a la fuerza centrífuga. ste tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad cilíndrica dentro de la cual está ubicado en forma exc*ntrica un motor con ranuras profundas, unas paletas rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el motor la fuerza centrífuga empu'a las paletas contra la pared del cilindro. l
gas al entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de la cavidad cilíndrica es comprimida al disminuir el volumen de estos espacios durante la rotación. ompresores soplantes e conocen como compresores de doble motor o de doble impulsor aquellos que traba'an con dos motores acoplados, montados sobre e'es paralelos, para una misma etapa de compresión. Gna máquina de este tipo muy difundida es el compresor de lóbulos mayor conocida como C7ootsC, de gran ampliación como alimentador de los motores di*sel o compresores de gases a presión moderada. +os motores, por lo general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante engrana'es exteriores. l gas que entra al soplador queda atrapado entre los lóbulos y la carcasa9 con el movimiento de los motores de la máquina, por donde sale, no pudieron regresarse debido al estrec(o 'uego existente entre los lóbulos que se desplazan por el lado interno. #7?=?@ # >M=7>7 # #=+;A;M?1> > =>?1?B> >M=7>7 17HFGI> l principio de funcionamiento de un compresor centrífugo es el mismo que el de una bomba centrífuga, su diferencial principal es que el aire o el gas mane'ado en un compresor es compresible, mientras que los líquidos con los que traba'a una bomba, son prácticamente incompresibles. +os compresores centrífugos pueden desarrollar una presión en su interior, que depende de la naturaleza y las condiciones del gas que mane'an y es virtualmente independiente de la carga del procesamiento. +as condiciones que es preciso tomar en cuenta son: ".
+a presión barom*trica más ba'a
!.
+a presión de admisión más ba'a
6.
+a temperatura máxima de admisión
-.
+a razón más alta de calores específicos
J.
+a menor densidad relativa
K.
l volumen máximo de admisión
L.
+a presión máxima de descarga
+a mayoría de los compresores centrífugos funcionan a velocidades de 6.J$$ 7=M 4revoluciones por minuto5 o superiores y uno de los factores limitantes es el
de la fatiga del impulsor. +os impulsores de los compresores centrífugos son por lo com3n motores el*ctricos o turbinas de vapor o gas, con o sin engrana'es de aumento de velocidad. n un compresor, como en una bomba centrífuga, la carga es independiente del fluido que se mane'e. +os compresores centrífugos constan esencialmente de: ca'a, volutas, rodetes impulsores, un e'e y un sistema de lubricación. +as volutas convierten la energía cin*tica del gas desarrollada por los impulsores en energía potencial o presión. +a ca'a es la cubierta en que van a'ustadas las volutas y está proyectada para la presión a la que se (a de comprimir el gas. +a ca'a se construye adaptándola a la aplicación particular y puede ser de (ierro colado, acero estructural o fundición de acero. +a compresión de un gas en un compresor centrífugo requiere con frecuencia un medio de ocluir el gas para evitar su fuga a la atmósfera o su contaminación. xisten varios tipos de oclusores: ".
el de cierre mecánico con anillo de carbón
!.
el gas inerte
6.
el directo de aceite en el co'inete del compresor y los de gasto de aceite
1odos están diseados principalmente como cierre de funcionamiento y no de paro. +os compresores centrífugos se utilizan para una gran variedad de servicios, incluyendo ". !.
enfriamiento y desecación,
6.
suministro de aire de combustión a (ornos y calderas,
-.
sopladores de altos (ornos, c3pulas y convertidores,
J.
transporte de materiales sólidos,
K.
procesos de flotación,
L.
por agitación y aereación, por ventilación,
8.
como eliminadores y para comprimir gases o vapor
ompresor ;xial l compresor axial se desarrollo para utilizarse con turbinas de gas y posee diversas venta'as para servicios en motores de reacción de la aviación. u aceptación por la industria para instalaciones estacionarias fue lenta9 pero se construyeron varias unidades de gran capacidad para altos (ornos, elevadores de la presión de gas y servicios en t3neles aerodinámicos. n los compresores de este tipo, la corriente de aire fluye en dirección axial, a trav*s de una serie de paletas giratorias de un motor y de los fi'os de un estator, que están conc*ntricos respecto al e'e de rotación. ; diferencia de la turbina, que tambi*n emplea las paletas de un motor y los de un estator, el recorrido de la corriente de un compresor axial va disminuyendo de área de su sección transversal, en la dirección de la corriente en proporción a la reducción de volumen del aire seg3n progresa la compresión de escalón a escalón. Gna vez suministrado el aire al compresor por el conducto de admisión, pasa la corriente a trav*s de un 'uego de paletas directores de entrar, que preparan la corriente para el primer escalón de del compresor. ;l entrar en el grupo de paletas giratorias, la corriente de aire, que tiene una dirección general axial se detecta en la dirección de la rotación. ste cambio de dirección de la corriente viene acompaado de una disminución de la velocidad, con la consiguiente elevación de presión por efecto de difusión. ;l pasar la corriente a trav*s del otro grupo de paletas del estator se lo para y endereza, despu*s de lo cual es recogida por el escalón siguiente de paletas rotatorios, donde contin3a el proceso de presurización. Gn compresor axial simple puede estar constituido teóricamente por varias etapas seg3n sea necesario, pero esto puede producir que a determinadas velocidades las 3ltimas etapas funcionen con ba'o rendimiento y las primeras etapas traba'en sobrecargadas. sto puede ser corregido ya sea con extracción de aire entre etapas o se puede conseguir muc(a mayor flexibilidad y rendimiento partiendo el compresor en dos sistemas rotatorios completamente independientes mecánicamente, cada uno arrastrado por su propia turbina. l compresor de alta tiene paletas más cortos que el de ba'a y es más ligero de peso. =uesto que el traba'o de compresión de compresor de alta traba'a a mayor temperatura que el de ba'a se podrán conseguir velocidades más altas antes de que las puntas de los paletas alcancen su n3mero de Mac( límite, ya que la velocidad del sonido
aumento a mayor temperatura. =or consiguiente el compresor de alta podrá rodar a mayor velocidad que el de ba'a. l aire al salir del compresor pasa a trav*s de un difusor que lo prepara para entrar a la cámara de combustión.
