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compresor de aire(fluido)
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Un compresor es una máquina de fluido que está
construida para aumentar la presión y desplazar
cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal
como gases y los vapores. Esto se realiza a través
de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en
el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la
sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de
flujo, aumentando su presión y energía
cinética impulsándola a fluir.
l igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos,
pero a diferencia de las primeras que son máquinas !idráulicas,
éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es
compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y,
generalmente, también de temperatura" a diferencia de los
ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos
compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura
de manera considerable.
COMPRESORES
Un 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 especifico del mismo durante su paso a
través del compresor. $omparados con turbo soplantes y ventiladores
centrífugos o de circulación a%ial, en cuanto a la presión de
salida, los compresores se clasifican generalmente como maquinas de
alta presión, mientras que los ventiladores y soplantes se
consideran de baja presión.
#os compresores se emplean para aumentar la presión de una gran
variedad de gases y vapores para un gran numero de aplicaciones. Un
caso com&n 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.
Estructura de los compresores
#os elementos principales de esta estructura son( motor,
cuerpo, tapas, enfriador y árboles. El cuerpo y las tapas del
compresor se enfrían por el agua. #os elementos constructivos
tienen ciertas particularidades. )ara disminuir las perdidas
de energía de la fricción mecánica de los e%tremos de las
placas contra el cuerpo en este se colocan dos anillos de
descarga que giran libremente en el cuerpo. la superficie e%terior
de estos se envía lubricación. l girar el motor los e%tremos de las
placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan
parcialmente por la superficie interior de estos" 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. El ángulo de desviación constituye * a
+ grados. En este caso la dirección de la fuerza que act&a
sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se
apro%ima a la dirección de desplazamiento de la placa en la ranura
y la fuerza de fricción disminuye.
)ara disminuir las fugas de gas a través de los !uelgos a%iales, en
el buje del motor se colocan anillos de empacaduras apretados con
resortes contra las superficies de las tapas.
)or el lado de salida del árbol a través de la tapa, se !a colocado
una junta de prensaestopas con dispositivos tensor de
resortes.
Historia
#os antiguos !erreros solían gritar para intensificar su fuego y de
esta forma facilitaban forjar el !ierro, y aunque no se
consideren el primer antecedente a los compresores atmosféricos
actuales, se puede decir que sí lo fueron. #os gritos y rugidos
in!alaban aire en su e%pansión, luego se e%!ala mediante una
peque-a apertura al final, logrando controlar la cantidad de
o%ígeno a una locación específica. $on
el tiempo se mejoró la forma de soplado, de modo que los griegos y
romanos utilizaban fuelles para la forja de !ierro y se sabe
de diversos mecanismos !idráulicos y de fuelle para accionar
órganos musicales.
urante el siglo diecisiete, el ingeniero físico alemán 'tto von
/ueric0e e%perimentó y mejoró los compresores atmosféricos. En +12,
/ueric0e inventó la primera bomba de o%ígeno, la cual podía
producir un vacío parcial y él mismo uso esto para estudiar
el fenómeno del vacío y el papel del o%ígeno en la combustión y la
respiración.
En +345, la primera fase o componente del compresor atmosférico fue
patentada. ic!o componente comprimía o%ígeno en cilindros
sucesivos.
)ara +3*4, la eficiencia del compresor fue mejorada mediante el
enfriamiento de los cilindros por motores de agua, que causó a su
vez la invención de cilindros de agua.
Uno de los primeros usos modernos de los compresores atmosféricos
fue gracias a los buzos de mares profundos, quienes
necesitaban un suministro de la superficie para sobrevivir. #os
buzos que emplearon compresores atmosféricos tuvieron lugar en
+567. #os primeros mineros utilizaron motores de vapor para
producir suficiente presión para operar sus taladros, incluso
cuando dic!o dispositivos probaban ser e%tremadamente peligrosos
para los mineros.
$on la invención del motor de combustión interna, se creó un dise-o
totalmente nuevo para los compresores atmosféricos. En +51 los
lava8autos de auto8servicios, alta8presión y 9!azlo t& mismo:
se !icieron populares gracias a los compresores atmosféricos.
ctualmente, ya seas un mecánico que disfruta de realizar por sí
mismo las reparaciones de automóviles o simplemente eliges tener un
compresor atmosférico en casa para llenar las llantas de las
bicicletas, el compresor atmosférico se !a convertido en una pieza
rentable para equipo de coc!era. #os compresores atmosféricos se
pueden conseguir en su presentación eléctrica o de gasolina, siendo
más accesibles para consumidores !ogare-os.
Un émbolo bombea o%ígeno comprimido dentro de un tanque a cierta
presión, donde se mantiene !asta que es requerido para ciertas
acciones tales como !inc!ar llantas o apoyar el empleo de
!erramientas neumáticas.
#a mayoría de las compa-ías constructoras utilizan los compresores
atmosféricos potenciados por gasolina, los cuales son transportados
en vagonetas. ;o encontrarás una casa residencial sin la
intervención de un compresor atmosférico que permita trabajar al
martillo eléctrico, ni encontrarás equipo pesado de las mismas
compa-ías carentes del compresor debido a que es una !erramienta
esencial para llenar las llantas y operar los distintos tipos de
llaves.
El o%ígeno comprimido es una !erramienta sumamente importante y !oy
en día su eficiencia, la contaminación y su accesibilidad le dan la
popularidad que tienen en el mercado.
Utilización
#os compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en
campos de la ingeniería y !acen posible nuestro modo de vida
por razones como(
• <on parte importantísima de muc!os sistemas de
refrigeración y se encuentran en cada refrigerador
casero.
• <e encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica,
tal como lo es el $iclo =rayton.
• <e encuentran en el interior de muc!os motores de avión, como
lo son los turborreactores, y !acen posible su
funcionamiento.
• <e pueden comprimir gases para la red de alimentación de
sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas
completas.
Tipos de compresores
$lasificación seg&n el método de intercambio de energía(
?ay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos
realizan el mismo trabajo( toman aire de la atmósfera, lo comprimen
para realizar un trabajo y lo regresan para ser reutilizado.
El compresor de desplazamiento positivo . #as dimensiones son
fijas. )or cada movimiento del eje de un e%tremo al otro tenemos la
misma reducción en volumen y el correspondiente aumento de presión
@y temperaturaA. ;ormalmente son utilizados para altas presiones o
poco volumen. )or ejemplo el inflador de la bicicleta. Bambién
e%isten compresores dinámicos. El más simple es un ventilador que
usamos para aumentar la velocidad del aire a nuestro entorno
y refrescarnos. <e utiliza cuando se requiere muc!o volumen de
aire a baja presión.+
* El compresor de émolo
Es un compresor atmosférico simple. Un vástago impulsado por un
motor @eléctrico, diésel, neumático, etc.A es impulsado para
levantar y bajar el émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento
!acia abajo del émbolo, el o%ígeno es introducido a la cámara
mediante una válvula. En cada movimiento !acia arriba del émbolo,
se comprime el o%ígeno y otra válvula es abierta para evacuar
dic!as moléculas de o%ígeno comprimidas" durante este movimiento la
primera válvula mencionada se cierra. El o%ígeno comprimido es
guiado a un tanque de reserva. Este tanque permite el transporte
del o%ígeno mediante distintas mangueras. #a mayoría de los
compresores atmosféricos de uso doméstico son de este tipo.
• C$ómo funciona un compresor de pistónD En el esquema de abajo se
muestra el esquema de un compresor de pistón típico. Es en esencia
una máquina con un mecanismo pistón8biela8cige-al. Bodos los
compresores son accionados por alguna fuente de movimiento e%terna.
#o com&n es que estas fuentes de movimiento sean motores, lo
mismo de combustión como eléctricos. En la industria se mueven
compresores accionados por máquinas de vapor o turbinas. En este
caso, cuando el cige-al gira, el pistón desciende y crea vacío en
la cámara superior, este vacío act&a sobre la válvula de
admisión @izquierdaA, se vence la fuerza ejercida por un resorte
que la mantiene apretada a su asiento, y se abre el paso del aire
desde el e%terior para llenar el cilindro. El propio vacío,
mantiene cerrada la válvula de salida @derec!aA. 4
urante la carrera de descenso, como puede verse en el esquema de
abajo @lado izquierdoA todo el cilindro se llena de aire a una
presión cercana a la presión e%terior. #uego, cuando el pistón
comienza a subir, la válvula de admisión se cierra, la presión
interior comienza a subir y esta vence la fuerza del muelle de
recuperación de la válvula de escape o salida @esquema lado
derec!oA, con lo que el aire es obligado a salir del cilindro a una
presión algo superior a la que e%iste en el conducto de salida.
'bsérvese que el cuerpo del cilindro está dotado de aletas, estas
aletas, aumentan la superficie de disipación de calor para mejorar
la transferencia del calor generado durante la compresión al
e%terior.
E%cepto en casos especiales, en el cuerpo del compresor !ay aceite
para lubricar las partes en rozamiento, así como aumentar el
sellaje de los anillos del pistón con el cilindro. Este aceite no
e%iste en los compresores de tipo médico, usado en la respiración
asistida, debido a que siempre el aire de salida contiene cierta
cantidad de él o sus vapores.
#os compresores de doble etapa @esquema de abajoA, trabajan con el
mismo sistema simple de pistón8 biela8cige-al, con la
diferencia que aquí trabajan dos pistones, uno de alta y otro de
baja presión. $uando el pistón de alta presión @derec!aA e%pulsa el
aire, lo manda a otro cilindro de menor volumen. l volver a
recomprimir el aire, alcanzamos presiones más elevadas.
• El compresor de tornillo( &n más simple que el compresor de
émbolo, el compresor de tornillo también es impulsado por motores
@eléctricos, diésel, neumáticos, etc.A. #a diferencia principal
radica que el compresor de tornillo utiliza dos tornillos largos
para comprimir el o%ígeno dentro de una cámara larga. )ara evitar
el da-o de los mismos tornillos, aceite es insertado para mantener
todo el sistema lubricado. El aceite es mezclado con el o%ígeno en
la entrada de la cámara y es transportado al espacio entre los dos
tornillos rotatorios. l salir de la cámara, el o%ígeno y el aceite
pasan a través de un largo separador de aceite donde el o%ígeno ya
pasa listo a través de un peque-o orificio filtrador. El aceite es
enfriado y reutilizado mientras que el o%ígeno va al tanque de
reserva para ser utilizado en su trabajo.
• <istema pendular Baurozzi( consiste en un pistón que se
balancea sobre un eje generando un movimiento pendular e%ento de
rozamientos con las paredes internas del cilindro, que permite
trabajar sin lubricante y alcanzar temperaturas de mezcla muc!o
mayores.
• lternativos o reciprocantes( utilizan pistones @sistema
bloque8cilindro8émbolo como los motores de combustión internaA.
bren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón
aspiraFcomprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias
peque-as. )ueden ser del tipo !erméticos, semi!erméticos o
abiertos. #os de uso doméstico son !erméticos, y no pueden ser
intervenidos para repararlos. #os de mayor capacidad son
semi!erméticos o abiertos, que se pueden desarmar y
reparar.
• e espiral @orbital, scroll A.
• Gotativo de paletas( en los compresores de paletas la compresión
se produce por la disminución del volumen resultante entre la
carcasa y el elemento rotativo cuyo eje no coincide con el eje de
la carcasa @ambos ejes son e%céntricosA. En estos compresores, el
rotor es un cilindro !ueco con estrías radiales en las que las
palas @+ o variasA comprimen y ajustan sus e%tremos libres interior
del cuerpo del compresor, comprimiendo así el volumen atrapado y
aumentando la presión total.
• Gotativo8!elicoidal @tornillo, screwA( la compresión del gas
se !ace de manera continua, !aciéndolo pasar a través de dos
tornillos giratorios. <on de mayor rendimiento y
con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor complejidad
mecánica y costo !ace que se emplee principalmente en elevadas
potencias, solamente.
• Gotodinámicos o turbomáquinas( utilizan un rodete con palas o
álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. su vez éstos
se clasifican en a%iales
!nálisis de la compresión de un "as
Hmaginemos que en un cilindro tenemos un volumen de un gas
ideal y está ItapadoJ por un pistón que es capaz de deslizarse
verticalmente sin fricción. En un principio este
sistema se encuentra en equilibrio con el e%terior, es
decir, la presión que ejerce el gas sobre las paredes del cilindro
y sobre el pistón @que es la misma en todas las direccionesA
es igual a la presión que ejerce el peso del pistón sobre el gas ,
y más ninguna otra fuerza obra sobre nuestro sistema.
!ora imaginemos que repentinamente aumentamos la presión e%terna a
y como la presión que
ejerce el gas sobre el pistón es el equilibrio se romperá y el
cilindro deslizará !acia abajo
ejerciendo un trabajo . Esta energía, por la primera
ley de la termodinámica, se convertirá instantáneamente en un
incremento de energía interna del gas en el recipiente,
y es así como el gas absorberá el trabajo del desplazamiento
pistón.
Compresión #sotérmica Reversile para "ases ideales
Esta forma de compresión es una secuencia de infinitas etapas, o
estados, de equilibrio que se conoce como movimiento
cuasi8estático, en los que siempre se cumple que la presión que
ejerce el gas sobre las
+.
6. $omas alternativas
*. Compresores
5. %escripción de compresores de desplazamiento no positivo
+. 'enta(as ) desventa(as de los compresores
++. $ilio"ra&a
#+TRO%UCC#,+
Boda máquina que realiza trabajo con la finalidad de mantener
un fluido en movimiento o provocar el desplazamiento o el
flujo del mismo se podría ajustar al nombre de bomba o compresor,
los que suelen evaluarse por cuatro características(
+. $antidad de fluido descargado por unidad de tiempo
4. umento de la presión
7. )otencia
6. Gendimiento
El efecto conseguido por la mayoría de los dispositivos de bombeo
es el de aumentar la presión del fluido, si bien algunos
de ellos comunican al fluido un aumento de su energía cinética o
una elevación de su nivel geodésico.
#as bombas en general son utilizadas parea líquidos.
Estas trabajan simultáneamente con la presión atmosférica de forma
que esta impulse el liquido !acia el interior de la bomba por la
depresión que tiene lugar en el centro de la misma.
#as bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse
compresores. #os compresores poseen una tubería de
succión por donde es aspirado el gas que dentro del compresor
reduce su volumen y aumenta su presión.
$OM$!S
<iempre que tratemos temas como procesos químicos, y
de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera
entrando en el tema de bombas.
El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de
energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía
cinética, generando presión y velocidad en el fluido.
E%isten muc!os tipos de bombas para diferentes aplicaciones.
#os factores más importantes que permiten escoger un
sistema de bombeo adecuado son( presión <ima,
presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a
bombear @la eficiencia de cada bomba varía seg&n el tipo
de gasA.
#as bombas se clasifican en tres tipos principales(
+. e émbolo alternativo
7. Gotodinámicas
#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. En
este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma
directamente en energía de presión que se transmite
!idrostáticamente en el sistema !idráulico.
En 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 bomba" 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 móviles" 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. En este tipo de bombas, se
transforma la energía mecánica recibida en energía !idro8cinética
imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus
trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es
muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas
no tenga contrapresión pues si la !ubiera, dado que la misma regula
la descarga , en el caso límite que la descarga de la bomba
estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento no
generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el
má%imo consumo de fuerza matriz.
)or las características se-aladas, en los sistemas !idráulicos
de transmisión !idrostática de potencia
!idráulica nunca se emplean bombas de desplazamiento ;'
positivo.
%ESCR#PC#,+ %E $OM$!S %E %ESP-!.!M#E+TO POS#T#'O
$OM$!S ROT!TOR#!S
#as bombas rotatorias, que generalmente son unidades de
desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene
engranajes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que
operan con un claro mínimo. En lugar de KarrojarK el liquido, como
en una bomba centrífuga, una bomba rotatoria lo atrapa, lo empuja
contra la caja fija. #a bomba rotatoria descarga un flujo continuo.
unque generalmente se les considera como bombas para líquidos
viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este
servicio solo, pueden manejar casi cualquier liquido que este
libre de sólidos abrasivos.
Tipos de omas rotatorias/
$omas de -eva ) Pistón
Bambién llamadas K=ombas de émbolo rotatorioK, consisten de un
e%céntrico con un brazo ranurado en la parte superior (Fig. 1). #a
rotación de la flec!a !ace que el e%céntrico atrape el liquido
contra la caja. $onforme contin&a la rotación, el liquido se
fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la
bomba.
>ig. +
$omas de en"rana(es e0ternos
Estas constituyen el tipo rotatorio mas simple. $onforme los
dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la
bomba (Fig. 2), el liquido llena el espacio entre ellos. Este se
conduce en trayectoria circular !acia fuera y es e%primido al
engranar nuevamente los dientes.
>ig. 4
$omas de en"rana(es internos
Este tipo (Fig. 3) tiene un motor con dientes
cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado
e%ternamente. )uede usarse una partición en forma de luna creciente
para evitar que el liquido pase de nuevo al lado de succión
de la bomba.
$omas loulares
Lstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma
de acción, tienen dos o mas motores cortados con
tres, cuatro, o mas lóbulos en
cada motor (Fig. 4, 5 y 6). #os motores se sincronizan para obtener
una rotación positiva por medio de engranajes e%ternos. ebido al
que el liquido se descarga en un numero mas reducido de cantidades
mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo
lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de
engranajes.
$omas de tornillo
Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados
convenientemente que giran en una caja fija. #as bombas de un
solo tornillo (Fig. 7) tienen un motor en forma de espiral que
gira e%céntricamente en un estator de !élice interna o cubierta.
#as bombas de dos y tres tornillos (Fig. 8 y 9) tienen uno o
dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre
las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los
mismos.
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
$omas de aspas
#as bombas de aspas oscilantes (Fig. 10) tienen una serie de
aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor,
atrapando al liquido y forzándolo en el tubo de descarga de la
bomba. #as bombas de aspas deslizantes (Fig. 11) usan
aspas que se presionan contra la carcaza por la fuerza centrífuga
cuando gira el motor. El liquido atrapado entre las dos aspas se
conduce y fuerza !acia la descarga de bomba.
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
$OM$!S !-TER+!T#'!S
#as bombas alternativas o reciprocantes son también unidades de
desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de liquido
durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia
de carrera.
Tipos de omas alternativas
El flujo de descarga de las bombas centrífugas y de la mayor parte
de las bombas rotatorias es continuo. )ero en las bombas
alternativas el flujo pulsa, dependiendo del carácter de
la pulsación del tipo de bomba y de que esta tenga o no una
cámara de colc!ón.
Hgual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los
líquidos. Geducen solamente la presión en la cámara de
succión y la presión e%terna, generalmente la atmosférica, empuja
el liquido en la bomba. )ara cualquier bomba con una línea de
succión de tama-o dado, la capacidad o velocidad má%ima viene
fijada por la columna de succión neta positiva.
E%isten básicamente dos tipos de bombas alternativas( las de acción
directa, movidas por vapor y las bombas de potencia.
$omas de acción directa
En este tipo, una varilla com&n de pistón conecta un pistón de
vapor y uno de liquido (Fig. 12) o émbolo (Fig. 13). #as
bombas de acción directa se construyen, simplex @un
pistón de vapor y un pistón de liquido respectivamenteA y
duplex @dos pistones de vapor y dos de liquidoA.
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
>ig. +4
#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 bajas a medianas, manejo de lodos,
bombeo de aceite y agua, etc. <e caracterizan por la
facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. l igual que
todas las bombas alternativas, las unidades de acción directa
tienen un flujo de descarga pulsante.
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
$omas de potencia
Estas (Fig. 14 17) tienen un cige-al movido por una fuente
e%terna @generalmente un motor eléctricoA, banda o cadena.
>recuentemente se usan engranajes entre el motor y el cige-al
para reducir la velocidad de salida del elemento motor.
El e%tremo liquido que puede ser del tipo de pistón o émbolo
desarrollara una presión elevada cuando se cierra la válvula de
descarga. )or esta razón es com&n el proporcionar una válvula
de alivio para descarga, con objeto 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 vapor" las
bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de
detenerse. Esta 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 dise-os eran generalmente
movidas por vapor. En el presente, sin embargo, es mas com&n el
movimiento por motor eléctrico o de combustión interna debido
a que este arreglo da una instalación mas económica compacta y
requiere menos mantenimiento. #as bombas de potencias del tipo
émbolo de alta presión pueden ser !orizontales o verticales (Fig.
15 y 17).
)ara ver los gráficos seleccione la opción KescargarK del
men& superior
$omas de potencia de a(a capacidad
Estas unidades se conocen también como bombas de capacidad
variable, volumen controlado y de proporción. <u uso
principal es para controlar el flujo de peque-as cantidades de
liquido 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.
>ig. +3
#a capacidad de estas bombas puede variarse cambiando la longitud
de la carrera. #a unidad en la !igur 18 usa un diafragma
para bombear el liquido que se maneja, pero el diafragma esta
accionado por un émbolo que desplaza aceite dentro de la
cámara de la bomba. $ambiando la longitud de la carrera del émbolo
se varia el desplazamiento del diafragma.
$omas de dia&ra"ma
#a bomba combinada de diafragma y pistón (Fig.
18) generalmente se usa solo para capacidades peque-as.
Un diafragma de material fle%ible no metálico puede soportar mejor
la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas
bombas alternativas. #as bombas de diafragma (Fig. 19 y
20) se usan para gastos elevados de líquidos, ya sea
claros o conteniendo sólidos. Bambién son apropiados para pulpas
gruesas, drenajes, 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
peque-o desplazamiento (Fig. 21) esta provista de una
succión del tipo discoidal y válvulas de descarga. ?a sido
dise-ada para manejar productos químicos.
)ara ver los gráficos seleccione la opción KescargarK del men&
superior
>ig. 4 >ig. 4+
Otros dise1os
E%isten también un gran numero de otros tipos de bombas
alternativas, dise-adas para servicios especializados. Muc!as se
usan en sistemas !idráulicos industriales, de lubricación, de
manejo de químicos, y similares.
%ESCR#PC#,+ %E $OM$!S %E %ESP-!.!M#E+TO +O POS#T#'O
$omas centr&u"as
#as industrias químicas son usuarios principales de bombas de
todos los tipos, pero en particular de las centrífugas.
#as bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un
motor de paletas giratorio sumergido en el liquido. El liquido
entra en la bomba cerca del eje del motor, y las paletas lo
arrastran !acia sus e%tremos a alta presión. El motor también
proporciona al liquido una velocidad relativamente alta, que
puede transformarse en presión en una parte estacionaria de
la bomba, conocida como difusor. En 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 liquido. En las bombas de baja
presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie
transversal aumente de forma gradual para reducir la velocidad. El
motor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe
estar rodeado de liquido 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 @de impulsiónA. En este caso
e%tremo, el fluido simplemente gira en el interior de la caja 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
desajuste de las partes móviles en poco tiempo. En general las
bombas centrífugas son mas fáciles de construir que las bombas
alternativa de desplazamiento positivo, o las rotatorias. #a bomba
centrífuga resulta especialmente mas apta para la manipulación de
líquidos viscosos que la bomba alternativa, aunque es menos
adecuada que la bomba rotatoria.
#as ventajas primordiales de una bomba centrífuga son la
simplicidad, el bajo costo inicial, el flujo uniforme @ sin
pulsacionesA, el peque-o espacio necesario para su instalación, los
costos bajos 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
bajo flujo, y por eso su empleo esta limitado a las grandes
plantas. ;o e%igen gran espacio, y para líquidos no viscosos los
rendimientos son comparables a los de otros tipos para mayores
capacidades.
Tipos de oma centr&u"as
$omas voluta
(Fig. 22) aquí el impulsor descarga en una caja espiral que se
e%pande 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 liquido se convierte en
presión estática.
$omas di&usor
(Fig. 23) los paletas direccionales estacionarios rodean el
motor
o impulsor en una bomba del tipo difusor. Esos pasajes con
e%pansión gradual cambian la dirección del flujo del liquido y
convierten la energía de velocidad a columna de presión.
$omas turina
Bambién se conocen como bombas de vórtice, periféricas y
regenerativas" en este tipo se producen remolinos en el liquido por
medio de los paletas a velocidades muy altas dentro del canal
anular en el que gira el impulsor. El liquido va recibiendo
impulsos de energía (Fig. 24). #a bomba del tipo difusor de pozo
profundo, se llaman frecuentemente bombas turbinas.
$omas de &lu(o mi0to ) a0ial
)ara ver los gráficos seleccione la opción KescargarK del men&
superior
#as bombas de flujo mi%to (Fig. 25) desarrollan su columna
parcialmente por fuerzas centrífugas y parcialmente por el
impulsor de los paletas sobre el liquido. El diámetro de descarga
de los impulsores es mayor que el de entrada. #as bombas de flujo
a%ial (Fig. 26) desarrollan su columna por la acción de
impulso o elevación de las paletas sobre el liquido. El diámetro
del impulsor es el mismo en el lado de succión y en el de descarga.
Una bomba de impulsor es un tipo de bomba a%ial.
Clasi&icación se"2n aplicación
un cuando no todas las bombas centrífugas están clasificadas por un
nombre genérico que designa su aplicación final, un gran numero de
ellas incluyen este termino relacionado con su servicio. sí, las
bombas centrífugas pueden llamarse de alimentación de
calde6ra, de propósito general, de sumidero, pozo profundo,
de refinería, de circulación, etc. En general, cada una tiene
características especificas de dise-o, así como los
materiales que el constructor recomienda para el servicio
particular.
?ay aun otra subdivisión basada en las características
estructurales y generales" tales como unidades !orizontales y
verticales, dise-os de acoplamiento directo, impulsores de succión
simple y doble, carcasas divididas !orizontalmente, etc.
%ise1os normales tpicos de omas
=ombas de propósito general( estas (Fig. 27) están construidas
generalmente para manejar líquidos frescos y limpios a temperaturas
ambiente o moderadas. /eneralmente de un solo paso, estas
unidades pueden ser de carcasa divida y aditamentos normales"
igualmente buenas para un gran numero de servicios. lgunas son de
varios impulsores, mientras que otras manejan líquidos que
contienen sólidos en suspensión.
)ara ver los gráficos seleccione la opción KescargarK del men&
superior
$omas m2ltiples
#as unidades !orizontales de este dise-o (Fig. 28), están
construidas con carcasa ya sea del tipo barril o del tipo
!orizontalmente dividido. #a carcasa del tipo barril se usa mas
com&nmente en dise-os de alta presión con cuatro o mas
pasos, mientras que la carcasa dividida se usa para presiones que
varían desde bajas !asta moderadamente altas con cualquier
numero de pasos.
$omas acopladas directamente
Estas (Fig. 29) combinan la bomba y su motor en una sola
unidad, proporcionando una bomba compacta, maciza y
eficiente.
$omas inatascales
)ueden o no tener impulsores de paleta, y estas unidades manejan
líquidos de drenaje, de proceso en fabricas de papel, líquidos
viscosos y otros similares que contengan sólidos.
$omas turinas re"enerativas
Estas tienen limitaciones perfectamente definidas en cuanto a
columna y capacidad mas allá de las cuales no puede competir
económicamente con la bomba centrífuga usual. <in embargo,
dentro de su margen de aplicación tienen ventajas apreciables,
incluyendo buenas características de succión, capacidad muy elevada
y buena eficiencia.
PRO$-EM!S %E 3U+C#O+!M#E+TO %E -!S $OM$!S
)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
4. )resiones má%ima y mínima, pulsaciones y variaciones
7. )lan completo de las condiciones de succión
6. Margen de la temperatura de funcionamiento
2. )ropiedades del liquido( densidad, viscosidad,
corrosión, abrasión y comprensibilidad
1. ccionamiento y control
*. $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.
El dise-o mecánico se basa en la presión que !a de manejarse y es
importante la revisión de los valores má%imos, 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 e%igencias de
resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y a la
erosión o a la combinación de estas. #as velocidades en los pasajes
de la bomba son muc!o mas altas que las que se dan en las
tuberías y vasijas de presión, con la consecuencia de que los
efectos corrosivos o abrasivos del liquido. Es posible que la
duración de la bomba sea muy limitada a causa del alto grado de
corrosión y erosión, y a veces esta justificado el empleo de
materiales resistentes en las zonas criticas. Bambién las
temperaturas por encima de +4N $ o por debajo de O+3N $
pueden afectar a la construcción. #as temperaturas elevadas
e%igen el enfriamiento por agua de los cojinetes y las cajas de
empaquetadura" las bajas 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 mas que de otra causa. #a
perdida 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 liquido 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 liquido que se bombea afecta igualmente a la
potencia requerida y a la velocidad de bombeo. #as bombas de
vaivén trabajan muy bien los líquidos viscosos pero pueden ser
necesarias válvulas e%tra de succión para reducir las perdidas y la
bomba puede funcionar a una velocidad mas baja. #as bombas
rotatorias de alta presión no son económicas para líquidos
e%tremadamente viscosos. #a capacidad y el dise-o 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.
COMPRESORES
Un 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 especifico del mismo durante su paso a
través del compresor. $omparados con turbo soplantes y ventiladores
centrífugos o de circulación a%ial, en cuanto a la presión de
salida, los compresores se clasifican generalmente como maquinas de
alta presión, mientras que los ventiladores y soplantes se
consideran de baja presión.
#os compresores se emplean para aumentar la presión de una gran
variedad de gases y vapores para un gran numero de aplicaciones. Un
caso com&n 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.
Estructura de los compresores
#os elementos principales de esta estructura son( motor,
cuerpo, tapas, enfriador y árboles. El cuerpo y las tapas del
compresor se enfrían por el agua. #os elementos constructivos
tienen ciertas particularidades. )ara disminuir las perdidas
de energía de la fricción mecánica de los e%tremos de las
placas contra el cuerpo en este se colocan dos anillos de
descarga que giran libremente en el cuerpo. la superficie e%terior
de estos se envía lubricación. l girar el motor los e%tremos de las
placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan
parcialmente por la superficie interior de estos" 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. El ángulo de desviación constituye * a
+ grados. En este caso la dirección de la fuerza que act&a
sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se
apro%ima a la dirección de desplazamiento de la placa en la ranura
y la fuerza de fricción disminuye.
)ara disminuir las fugas de gas a través de los !uelgos a%iales, en
el buje del motor se colocan anillos de empacaduras apretados con
resortes contra las superficies de las tapas.
)or el lado de salida del árbol a través de la tapa, se !a colocado
una junta de prensaestopas con dispositivos tensor de
resortes.
Clasi&icación de los compresores
l clasificarse seg&n el indicio constructivo los compresores
volumétricos se subdividen en los de émbolo y de motor y los de
paletas en centrífugos y a%iales. Es posible la división de los
compresores en grupos de acuerdo con el género de gas que
se desplaza, del tipo de transmisión y de la destinación del
compresor. Estos al igual que las bombas mencionadas anteriormente
pueden clasificarse en dos grupos(
+. $ompresores de desplazamiento positivo
4. $ompresores de desplazamiento no positivo
%ESCR#PC#,+ %E COMPRESORES %E %ESP-!.!M#E+TO POS#T#'O
COMPRESORES !-TER+!T#'OS O %E EM$O-O
El compresor de embolo, de vaivén o de movimiento alternativo, es
una maquina 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
vaivén de un embolo encerrado en un cilindro. /eneralmente, el
cilindro es de dobla efecto y esta accionado por un mecanismo de
biela y manivela. #a compresión tiene lugar en ambos e%tremos 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 seg&n cambia la presión diferencial entre
el interior del cilindro y el sistema gaseoso.
El proceso de compresión puede verificarse en una sola etapa
termodinámica @compresión de una faseA o dividirse en varias
etapas con enfriamiento intermedio del gas @compresión de varias
etapas o multigradualA. #a compresión multigradual requiere una
maquina mas costosa que la compresión unifase, pero se utiliza con
mas 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 mas com&nmente para comprimir
gases tienen una cruceta a la que se conectan la biela y la varilla
del pistón. Esto proporciona un movimiento en línea recta para la
varilla del pistón y permite que se utilice un embalaje simple, en
la !igur 30 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 tama-o
de la maquina y el numero de etapas. En alguna maquinas, se usan
pistones de acción doble, en la primera etapa y de acción simple,
en las posteriores.
En las maquinas de etapas m<iples, !ay enfriadores
intermedios entre capa una de estas. Esos intercambiadores de calor
eliminan el calor de la compresión del gas y reducen su temperatura
a apro%imadamente la que e%iste a la entrada del compresor. Ese
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
limites de operación seguros.
En la !igur 31 se muestra un e%tremo del compresor de dos
etapas.
)ara ver los gráficos seleccione la opción KescargarK del men&
superior
#os compresores con cilindro !orizontales (Fig. 31) son los
que mas se utilizan, por su capacidad de acceso. <in embargo, se
construyen también maquinas con cilindros verticales y otras
disposiciones, tales como las de ángulo recto @uno !orizontal y el
otro verticalA y en ángulo en P. #os compresores alternativos,
pueden ser del tipo lubricado o sin lubricar.
-uricación de compresores
)ara la lubricación de los compresores de émbolo se emplean los
mismos métodos que para las máquinas de vapor, salvo las
altas e%igencias 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 émbolo buzo de funcionamiento obligado por la
transmisión.
&n con altas presiones de gas deben procurarse aceites de poca
viscosidad. Un aceite viscoso e%ige 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 mejora la !ermeticidad,
aunque la temperatura del gas sea más baja. 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.
Tipos de compresores !lternativos o de 4molo
Compresor de émolo oscilante
Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es
apropiado para comprimir a baja, media o alta presión.
)ara obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer
varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una
compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera,
para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la
segunda cámara de compresión es, en
conformidad con la relación, más peque-o. urante el
trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que
tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración.
Compresor de memrana
Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo" el aire no
entra en contacto con las piezas móviles. )or tanto, en todo caso,
el aire comprimido estará e%ento de aceite. Estos, compresores se
emplean con preferencia en las industrias alimenticias
farmacéuticas y químicas.
Compresor de émolo rotativo
$onsiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio.
El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un
recinto !ermético.
COMPRESORES ROT!TOR#OS
<e denominan compresores rotatorios a aquellos grupos que
producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es
decir, que empujan el aire desde la aspiración !acia la salida,
comprimiéndolo.
<e distinguen los siguientes tipos(
Compresores de tornillo
Esencialmente se componen de un par de motores que tienen lóbulos
!elicoidales de engrane constante.
#a compresión por motores paralelos puede producirse también en el
sentido a%ial con el uso de lóbulos en espira a la manera de un
tornillo sin fin. coplando dos motores de este tipo, uno conve%o y
otro cóncavo, y !aciéndolos girar en sentidos opuestos se logra
desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lóbulos y
la carcaza.
#as revoluciones sucesivas de los lóbulos reducen progresivamente
el volumen de gas atrapado y por consiguiente su presión, el gas
así comprimido es forzado a%ialmente por la rotación de los lóbulos
!elicoidales !asta +Q descarga.
Compresores de paletas deslizantes
El motor es e%céntrico en relación a la carcasa o el cilindro, y
lleva una serie de aletas que se ajustan contra las paredes de la
carcasa debido a la fuerza centrífuga.
Este tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad
cilíndrica dentro de la cual esta ubicado en forma e%céntrica un
motor con ranuras profundas, unas paletas rectangulares se deslizan
libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el motor la
fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del
cilindro. El 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.
Compresores soplantes
<e conocen como compresores de doble motor o de doble impulsor
aquellos que trabajan con dos motores acoplados, montados sobre
ejes paralelos, para una misma etapa de compresión. Una máquina de
este tipo muy difundida es el compresor de lóbulos mayor conocida
como KGootsK, de gran ampliación como alimentador de los motores
diesel o compresores de gases a presión moderada. #os motores, por
lo general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante
engranajes e%teriores. El gas que entra al soplador queda atrapado
entre los lóbulos y la carcaza" con el movimiento de los motores de
la máquina, por donde sale, no pudieron regresarse debido al
estrec!o juego e%istente entre los lóbulos que se
desplazan por el lado interno.
%ESCR#PC#,+ %E COMPRESORES %E %ESP-!.!M#E+TO +O POS#T#'O
COMPRESORES CE+TR53U6OS
El principio de funcionamiento de un compresor centrífugo (Fig.
32) es el mismo que el de una bomba centrífuga, su diferencial
principal es que el aire o el gas manejado en un compresor es
compresible, mientras que los líquidos con los que trabaja 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 manejan
y es virtualmente independiente de la carga del procesamiento. #as
condiciones que es preciso tomar en cuenta son(
+. #a presión barométrica mas baja
4. #a presión de admisión mas baja
7. #a temperatura má%ima de admisión
6. #a razón mas alta de calores específicos
2. #a menor densidad relativa
1. El volumen má%imo de admisión
*. #a presión má%ima de descarga
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
#a mayoría de los compresores centrífugos funcionan a velocidades
de 7.2 G)M @revoluciones por minutoA o superiores y uno de los
factores limitantes es el de la fatiga del impulsor. #os impulsores
de los compresores centrífugos son por lo com&n motores
eléctricos o turbinas de vapor o gas, con o sin engranajes de
aumento de velocidad.
En un compresor, como en una bomba centrífuga, la carga es
independiente del fluido que se maneje.
#os compresores centrífugos constan esencialmente de( caja,
volutas, rodetes impulsores, un eje y un sistema de
lubricación.
#as volutas convierten la energía cinética del gas desarrollada por
los impulsores en energía potencial o presión. #a caja es la
cubierta en que van ajustadas las volutas y esta proyectada para la
presión a la que se !a de comprimir el gas.
#a caja 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. E%isten varios tipos de
oclusores(
+. el de cierre mecánico con anillo de carbón
4. el gas inerte
7. el directo de aceite en el cojinete del compresor y los de gasto
de aceite
Bodos están dise-ados principalmente como cierre de funcionamiento
y no de paro.
+.
7. suministro de aire de combustión a !ornos y calderas,
6. sopladores de altos !ornos, c&pulas y convertidores,
2. transporte de materiales sólidos,
1. procesos de flotación,
3. como eliminadores y para comprimir gases o vapor
Compresor !0ial
El compresor a%ial se desarrollo para utilizarse con turbinas
de gas y posee diversas ventajas para servicios en motores de
reacción de la aviación. <u aceptación por la
industria para instalaciones estacionarias fue lenta" pero se
construyeron varias unidades de gran capacidad para altos !ornos,
elevadores de la presión de gas y servicios en t&neles
aerodinámicos.
En los compresores de este tipo (Fig. 33), la corriente de aire
fluye en dirección a%ial, a través de una serie de paletas
giratorios de un motor y de los fijos de un estator, que están
concéntricos respecto al eje de rotación. diferencia de la turbina,
que también emplea los paletas de un motor y los de un estator, el
recorrido de la corriente de un compresor a%ial va disminuyendo de
área de su sección transversal, en la dirección de la corriente en
proporción a la reducción de volumen del aire seg&n progresa la
compresión de escalón a escalón.
Una vez suministrado el aire al compresor por el conducto de
admisión, pasa la corriente a través de un juego de paletas
directores de entrara, que preparan la corriente para el primer
escalón de del compresor. l entrar en el grupo de paletas
giratorios, la corriente de aire, que tiene una dirección general
a%ial se defecta en la dirección de la rotación. Este
cambio de dirección de la corriente viene acompa-ado de una
disminución de la velocidad, con la consiguiente elevación de
presión por efecto de difusión. l pasar la corriente a través
del otro grupo de paletas del estator se lo para y endereza,
después de lo cual es recogida por el escalón siguiente de paletas
rotatorios, donde contin&a el proceso de presurización.
Un compresor a%ial simple puede estar constituido teóricamente por
varias etapas seg&n sea necesario, pero esto puede
producir que a determinadas velocidades las ultimas etapas
funcionen con bajo rendimiento y las primeras etapas trabajen
sobrecargadas. Esto puede ser corregido ya sea con e%tracción de
aire entre etapas o se puede conseguir muc!a mayor fle%ibilidad y
rendimiento partiendo el compresor en dos sistemas rotatorios
completamente independientes mecánicamente, cada uno arrastrado por
su propia turbina. El compresor de alta tiene paletas más cortos
que el de baja y es mas ligero de peso. )uesto que el trabajo de
compresión de compresor de alta trabaja a mayor temperatura que el
de baja se podrán conseguir velocidades mas altas antes de que las
puntas de los paletas alcancen su n&mero 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 baja.
El aire al salir del compresor pasa a través de un difusor que lo
prepara para entrar a la cámara de combustión.
)ara ver el gráfico seleccione la opción KescargarK del men&
superior
'E+T!7!S 8 %ES'E+T!7!S %E -OS COMPRESORES
Compresores !lternativos
El uso de lubricantes en los compresores alternativos el causante
de sus principales ventajas y desventajas.
Un compresor lubricado durara mas que uno que no lo esta. ?ay que
tener cuidado de no lubricar en e%ceso, porque la carbonización del
aceite en las válvulas puede ocasionar ad!erencias y
sobrecalentamiento. demás, los tubos de descarga saturados con
aceite son un riesgo potencial de incendio, por lo que se debe
colocar corriente abajo un separador para eliminar el aceite. #os
problemas mas grandes en los compresores con cilindro lubricado son
la suciedad y la !umedad, pues destruyen la película de
aceite dentro del cilindro.
En los compresores sin lubricación la suciedad suele ser el
problemas mas serio, y !ay otros problemas que puede ocasionar el
gas en si. )or ejemplo, un gas absolutamente seco puede ocasionar
un severo desgaste de los anillos.
Compresores Rotatorios
El dise-o de anillo de agua tiene la ventaja de que el gas no !ace
contacto con las partes rotatorias metálicas. #os aspectos críticos
son la presión de vapor del gas de entrada, comparada con la
presión de vapor del liquido que forma el anillo de agua y el
aumento de temperatura en el mismo. #a presión de vapor del fluido
para sellos debe ser muy inferior al punto de ebullición, porque de
otra forma se evaporara el anillo de agua, ocasionara perdida de
capacidad y quizás serios da-os por sobrecalentamiento.
Compresores Centr&u"os
Pentajas(
+. En el intervalo de 4. a 4. ft7Fmin., y seg&n sea la relación
de presión, este compresor es económico porque se puede instalar en
una sola unidad.
4. 'frece una variación bastante amplia en el flujo con un cambio
peque-o en la carga.
7. #a ausencia de piezas rozantes en la corriente de compresión
permite trabajar un largo tiempo entre intervalos de mantenimiento,
siempre y cuando los sistemas au%iliares de aceites lubricantes y
aceites de sellos estén correctos.
6. <e pueden obtener grandes vol&menes en un lugar de tama-o
peque-o. Esto puede ser una ventaja cuando el terreno es muy
costoso.
2. <u característica es un flujo suave y libre de
pulsaciones.
esventajas(
+. #os compresores centrífugos son sensibles al peso molecular del
gas que se comprime. #os cambios imprevistos en el peso molecular
pueden !acer que las presiones de descarga sean muy altas o muy
bajas.
4. <e necesitan velocidades muy altas en las puntas para
producir la presión. $on la tendencia a reducir el tama-o y a
aumentar el flujo, !ay que tener muc!o mas cuidado al balancear los
motores y con los materiales empleados en componentes sometidos a
grandes esfuerzos.
7. Un aumento peque-o en la caída de presión en el sistema de
proceso puede ocasionar reducciones muy grandes en el volumen del
compresor.
6. <e requiere un complicado sistema para aceite lubricante y
aceite para sellos.
Compresores !0iales
Turbocompresores y compresores 9: #ntroducción
El presenta trabajo tiene como objetivo principal tratar
sobre la información básica que de la asignatura Máquinas
Bérmicas e ?idráulicas requiere como objetivo principal de este
tema.
#a investigación fue bibliográfica a&n cuando el material
!a sido de difícil obtención, sin embargo se !an tratado de abarcar
los aspectos más resaltantes referentes al uso e importancia que
tiene el turbocompresor en el proceso de admisión de los
motores de combustión interna.
El trabajo está estructurado de manera tal que los temas y las
figuras ane%adas den una visión mayor del tema tratado
Burbo alimentación
)ara llevar a cabo la combustión completa de los
!idrocarburos del combustible, es necesario aportar la
cantidad suficiente de o%ígeno, el cual no está en
cantidad mayoritaria en el aire.
$uanto más aire y combustible seamos capaces de introducir en los
cilindros del motor , mayor será la potencia que se
podrá obtener, pero mayor será la masa de aire necesaria para
quemarlo" de esta necesidad surge la idea de los motores
sobrealimentados. #a carga fresca entra al cilindro a una
presión muc!ísimo mayor a la presión de entrada del
compresor, y por tanto la temperatura de entrada será
igualmente alta.
#a sobrealimentación consiste en establecer a la entrada de los
cilindros del motor una atmósfera de aire con una densidad superior
a la normal de forma que para un mismo volumen de aire, la masa de
ese aire es mayor" para ello se utilizan una serie de accesorios
que serán diferentes seg&n el tipo de sobrealimentador que se
utilice.
El turbocompresor o turboalimentador es básicamente un compresor
accionado por los gases de escape, cuya misión fundamental es
presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la
cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de
admisión, permitiendo que se queme eficazmente
más cantidad de combustible. e este modo, el par motor y la
potencia final pueden incrementarse !asta un 72, gracias a la
acción del turbocompresor.
Este dispositivo !a sido proyectado para aumentar la
eficiencia total del motor. #a energía para el accionamiento
del turbocompresor se e%trae de la energía desperdiciada en el
gas de escape del motor, está compuesto de una rueda de
turbina y eje, una rueda de compresor, un alojamiento central que
sirve para sostener el conjunto rotatorio, cojinetes, un
alojamiento de turbina y un alojamiento de compresor.
#a rueda de turbina está situada en el alojamiento de turbina y
está montada en un e%tremo del eje de turbina. #a rueda del
compresor está situada en el alojamiento dcl compresor y está
montada en el e%tremo opuesto del eje de la rueda de turbina para
formar un conjunto integral rotatorio.
El conjunto rotatorio se compone de una rueda de turbina y eje
formando conjunto, un aro de pistón, un espaciador de empuje, rueda
de compresor y tuerca de retención de rueda. El conjunto rotatorio
se apoya sobre dos cojinetes lubricados a presión mantenidos en el
alojamiento central por aros de resorte. $onductos internos de
aceite están perforados en el alojamiento central para proveer
lubricación a los cojinetes de eje de rueda de turbina, la arandela
de empuje, collarín de empuje y espaciador de empuje.
El alojamiento de la turbina es una pieza de fundición de aleación
resistente al calor que aloja la rueda de turbina y
proporciona una entrada embridada de gas de escape del motor y una
salida a%ialmente situada de gas de escape del turbocompresor. El
alojamiento de turbina está empernado al e%tremo de turbina del
alojamiento central, proporcionando así un conjunto compacto y
libre de vibraciones.
El alojamiento de compresor que aloja la rueda de compresor provee
una entrada de aire de ambiente y una salida de descarga de aire
comprimido. El alojamiento de compresor está sujeto por abrazaderas
al e%tremo de compresor del alojamiento central.
<eg&n el método empleado para conseguir esta densidad
superior a la normal @comprimir el aireA podemos
distinguir(
$ompresores Polumétricos( utilizan parte del par transmitido por el
motor.
Burbocompresores y <istema $ompre%( en ambos
sistemas se aprovec!a la energía de los gases de escape.
#os compresores volumétricos funcionan acoplados directamente
al cige-al del motor, que transmite el giro a alguna parte del
compresor volumétrico@seg&n del tipo que se trateA que a su vez
introduce el aire a alta presión en los cilindros del motor. #a
ventaja fundamental sobre los turbocompresores es que los efectos
de los compresores volumétricos se aprecian incluso a regímenes
bajos del motor. <u desventaja es que roban parte de la potencia
del motor para poder funcionar aunque luego la
devuelven con creces. lgunas de las marcas comerciales de
compresores desarrollados son(
$onstitución del turbocompresor
El turbocompresor está compuesto de tres secciones( la carcasa
central, la turbina y el compresor.
#a carcasa central contiene dos cojinetes planos, juntas de tipo
segmento y un manguito de separación. )osee también conductos para
el suministro y vaciado del aceite que entra y sale de la
carcasa.
#a rueda de la turbina gira dentro de su carcasa y es solidaria con
el eje central, que gira apoyado en unos cojinetes lisos, acoplados
en el interior de la carcasa central. #a rueda del compresor, que
se monta en el otro e%tremo del eje, forma con la de la turbina un
conjunto de rotación simultánea.
Un turbocompresor puede girar a velocidades de +4. G)M. En algunas
unidades de alto rendimiento.
>uncionamiento del turbocompresor
En términos generales e%isten dos tipos de turbocompresor( el de
impulso y el de presión constante. $ada uno tiene sus propias
características de funcionamiento y, sin embargo, ambos act&an
de la misma forma básica.
El turbocompresor está montado en la brida de salida de escape del
colector de escape del motor. Una vez puesto en marc!a el motor,
los gases de escape de motor que pasan a través del alojamiento de
turbina !acen que giren la rueda de turbina y el eje, los gases se
descargan a la atmósfera después de pasar por el alojamiento
de turbina.
#a rueda del compresor, que está montada en el e%tremo opuesto del
eje de la rueda de turbina, gira con la rueda de turbina. #a rueda
de compresor aspira el aire de ambiente al alojamiento de
compresor, comprime el aire y lo manda al soplador del motor.
aumenta el flujo de los gases de escape y la velocidad y el
rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente
mandando mas aire al soplador del motor.
lgunos motores están dotados de Vnter enfriadores para reducir la
temperatura de descarga del aire del turbocompresor antes de su
entrada en el soplador
El turbocompresor tipo impulso, necesita un colector de escape
especialmente dise-ado para llevar impulsos de escape de alta
energía a la turbina del turbocompresor. Este dise-o, con sus
bifurcaciones individuales, como se muestra en la figura 6.6, evita
la interferencia entre las descargas de gas de escape
procedentes de los distintos cilindros del motor,
produciéndose de este modo una corriente de impulso de alta
velocidad, que no se consigue con otros dise-os.
En algunas aplicaciones, la carcasa de la turbina se divide en dos
zonas @impulso divididoA, consiguiéndose con ello una mejor ayuda
para cebar el conjunto de rotación, al inicio de ésta. El dise-o
presenta dos cámaras en espiral, en vez de una. El término
Kcámara en espiralK viene dado por la forma en espiral de la
carcasa de !i turbina, la cual disminuye en volumen !acia el
centro, como la conc!a de un caracol.
$ada cámara recibe la mitad de la corriente de escape del motor,
por ejemplo, en un motor de cuatro cilindros, los dos delanteros
vierten el gas de escape en la cámara primera, mientras que los
otros dos lo !acen en la segunda.
$on el tipo de turbocompresor de presión constante, el gas de
escape de todos los cilindros fluye al interior de un colector
com&n, donde desaparecen los impulsos, dando lugar a una
entrada del gas en la turbina a una presión constante.
En ambos tipos de turbocompresor, el gas de escape entra en la
turbina formando un anillo en espiral @toroideA, lo que produce una
aceleración radial a una presión reducida y velocidad incrementada
sobre las paletas de la turbina, las cuales están especialmente
dise-adas, de tal forma que se aprovec!e la fuerza del gas
para la impulsión de la turbina, su eje y la rueda del compresor
unida a él.
El conjunto del compresor es de dise-o y
construcción similar, tanto en el turbocompresor de
impulso, como en el de presión constante.
El compresor consta de una rueda y una carcasa, que lleva
incorporada una &nica espiral o difusor. El aire entra en la
cámara del compresor @aspirado por el giro del mismoA entre las
paletas de la rueda, y es e%pulsado por efecto de la fuerza
centrífuga, al interior de la espiral durante la rotación de la
rueda. En este momento la velocidad del aire disminuye y se produce
el correspondiente incremento de la presión. medida que el aire
asciende alrededor de la espiral, se va reduciendo su velocidad y
la presión aumenta en función del diámetro de la sección
transversal de la cámara.
En resumen, el turbocompresor tipo impulso presenta una rápida
e%citación del conjunto giratorio, debido a la rápida sucesión de
impulsos de gas de escape sobre el conjunto de la turbina. <e
usa principalmente en aplicaciones automotrices, cuando es
importante la respuesta en aceleración.
#os turbocompresores de presión constante son utilizados
principalmente en grandes motores iesel, en máquinas e%cavadoras y
en aplicaciones marinas, donde la respuesta de aceleración no es
tan crítica. )ara motores alimentados con carburador, seg&n
donde se coloque el sistema de sobrealimentación se pueden
distinguir dos casos(
$olocación del turbocompresor. )ara motores alimentados con
carburador, seg&n donde se coloque el sistema de
sobrealimentación se
pueden distinguir dos casos( $arburador soplado( el
carburador se sit&a entre el compresor y el colector de
admisión. e esta forma el aire que entra en el compresor es aire
limpio directamente del e%terior. $arburador aspirado( el
carburador se monta antes del compresor por lo que en este caso lo
que se comprime es una mezcla de aire y gasolina.
Este <imo sistema fue el más utilizado en las primeras
aplicaciones de la sobrealimentación, por su sencillez y porque
proporcionaba una mezcla de aire8 gasolina de temperatura más baja
que el sistema soplado.
<in embargo acualmente se utiliza más el sistema de carburador
soplado ya que este sistema permite la utilización de un
intercambiador de calor o intercooler. )ara motores diesel o
motores de gasolina alimentados por inyección esta clasificación no
tiene sentido ya que los inyectores de combustible se colocan
siempre despues del sistema de sobrealimentación
;: Sistema intercooler
El sistema intercooler consiste en un intercambiador de calor en el
que se introduce el aire que sale del turbocompresor para enfriarlo
antes de introducirlo en los cilindros del motor.
l enfriar el aire disminuye la densidad de éste por lo que para el
mismo volumen de los cilindros se puede introducir mayor masa
de aire y así mejorar el rendimiento del motor.
Pentajas de la turboalimentación
ado que el turbocompresor es activado por la energía del gas de
escape, que en su vertido al e%terior es desperdiciada, un motor
turboalimentado ofrece muc!as ventajas sobre los del tipo
convencional. e entre ellas podemos destacar(
Hncremento de la relación potencia8peso
Un turbocompresor puede incrementar la potencia y el par motor de
un iesel en un 72 por encima de la versión convencional. e esta
manera, un motor turboalimentado de cuatro o seis cilindros, de
menor tama-o, puede realizar el trabajo de otro mayor,
como un P3 de tipo $onvencional.
Geducción del ruido del motor
#a carcasa de la turbina act&a como un conjunto de absorción
del ruido de los gases de escape del motor. el mismo modo, la
sección del compresor reduce el ruido de admisión producido por los
impulsos en el colector de admisión. $omo resultado de todo ello,
un motor turboalimentado es, normalmente, más silencioso que otro
convencional, aunque generalmente se percibe un silbido
característico cuando el motor está bajo carga o acelerando.
Economía de combustible
Un motor turboalimentado tiene un rendimiento volumétrico más alto
que el convencional, con el que se logra una combustión más
completa, que da como resultado un consumo mas bajo de
combustible.
Geducción de !umos
#os turbocompresores suministran al motor una cantidad
suplementaria de aire en el funcionamiento a media y alta
velocidad, que da lugar a una fase de combustión muc!o más eficaz y
limpia, lo que reduce considerablemente la producción de
!umos.
Hnconvenientes( )otencias reducidas a bajas revoluciones. $uando se
lleva poco pisado el acelerador y por lo tanto un régimen de
vueltas bajo, los gases de escape se reducen considerablemente y
esto provoca que el turbo apenas trabaje. #a respuesta del motor
entonces es poco brillante salvo que se utilice una marc!a
convenientemente corta que aumente el régimen de giro. El
mantenimiento del turbo es más e%igente que el de un motor
atmosférico. #os motores turbo requieren un aceite de mayor
calidad y cambios de aceite más frecuentes, ya que éste se
encuentra sometido a condiciones de trabajo más duras al tener que
lubricar los cojinetes de la turbina y del compresor frecuentemente
a muy altas temperaturas. #os motores turboalimentados requieren
mejores materiales y sistemas de lubricación
y refrigeración más eficientes.
<: El turo del &uturo:
Una de las mejoras más necesarias en los motores turboalimentados
tiene que ver con su prestación a bajo régimen. vances en
este apartado implican una mejora en la prestación de la turbina,
junto a mayores flujos y rendimientos del compresor.
)ara conseguir esto una de las <imas técnicas empleadas
es la utilización de turbinas de admisión variable. $on esta
técnica se mejoran tanto los valores má%imos de par y
potencia como la respuesta a cualquier régimen.
El peso es otro aspecto a mejorar. En sus <imos
modelos, /arrett @fabricante de turbocompresoresA !a
llegado a reducir el peso en más del 2 de los * Wg. del modelo B7 a
los 7 Wg. del /B+4.
En los turbo para motores de gasolina otra necesidad es el aumento
de la fiabilidad a alta temperatura. plena carga se pueden
pasar de + N$ en la turbina y el material más !abitual , denominado
inconel, sufre cambios en su estructura a partir de esos grados. En
el futuro se usará acero austenítico ino%idable para el
envolvente, costoso en la actualidad, pero garantizado por su uso
en competición.
Una de las mejoras más necesarias en los motores turboalimentados
tiene que ver con su prestación a bajo régimen. vances en
este apartado implican una mejora en la prestación de la turbina,
junto a mayores flujos y rendimientos del compresor.
)ara conseguir esto una de las <imas técnicas empleadas es la
utilización de turbinas de admisión variable. $on esta técnica se
mejoran tanto los valores má%imos de par y potencia como la
respuesta a cualquier régimen.
El peso es otro aspecto a mejorar. En sus <imos modelos,
/arrett @fabricante de turbocompresoresA !a llegado a reducir el
peso en más del 2 de los * Wg. del modelo B7 a los 7 Wg. del
/B+4.
En los turbo para motores de gasolina otra necesidad es el aumento
de la fiabilidad a alta temperatura. plena carga se pueden
pasar de + N$ en la turbina y el material más !abitual, denominado
inconel, sufre cambios en su estructura a partir de esos grados. En
el futuro se usará acero austenítico ino%idable para el
envolvente, costoso en la actualidad, pero garantizado por su uso
en competición.
$ompresor compre%
El compresor tipo $ompre% utiliza la energía transmitida, por
contacto directo, entre los gases de escape y los de admisión,
mediante las ondas de presión y depresión generadas
en los procesos de admisión y escape. El $ompre% resulta de un
tama-o bastante grande, y es accionado por el cige-al a través de
una correa. )or ambas razones las posibilidades para elegir
ubicación son muy reducidas.
a.8$ámara de gases.
d.8$olector de admisión.
+.8Mezcla de admisión.
4.8Mezcla de presión.
6.8 Escape.
El sistema $ompre%, al igual que los sistemas turbo, aprovec!a la
energía de los gases de escape. <u principal ventaja es
que responde con mayor rapidez a los cambios de carga del motor,
por lo que éste tendrá un comportamiento más alegre. #os
principales inconvenientes que presenta este sistema son(
• Precios dos o tres veces mayores que los de un turbocompresor
equivalente.
• Presencia de un silbido agudo durante las aceleraciones.
• Altas temperaturas de los gases de admisin! al "aber
estado en contacto las paredes con los gases del escape.
Burbocompresores de tipo a%ial:
#os turbocompresores a%iales funcionan como los ventiladores del
mismo tipo, pero normalmente están construidos de varias etapas.
$ada corona de álabes fijos juega el papel de difusor para el rotor
precedente y de distribuidor para el siguiente.
<u constitución general nos recuerda la turbina a
reacción.
El porcentaje de compresión por etapa es sensiblemente más bajo que
el correspondiente a un compresor centrífugo. $on una velocidad
circunferencial de 4 a 42 mFs se puede obtener, para el aire, una
relación de compresión de +,3 por rotor, apro%imadamente.
#a corrección del perfil de los álabes es de la má%ima importancia"
dic!o perfil debe estudiarse de acuerdo con las leyes de la
mecánica de los fluidos. En efecto, la fuerza centrifuga no
permite, como en el caso de compresores centrífugos, la ad!erencia
del fluido con la pared del álabe" una desviación mínima de la
inclinación de esta <ima da lugar a la formación de
torbellinos, al despegue de la vena aeráulica y al descebado del
compresor. ' sea, el rendimiento óptimo corresponde a un margen de
variación del caudal muy estrec!o y como por otro lado, la curva
característica de presión8caudal presenta una pendiente muy
pronunciada, los compresores a%iales sólo son indicados para
aquellas aplicaciones en que, para una velocidad constante, el
caudal esté bien determinado.
;o obstante, ciertos compresores a%iales están dotados de un
dispositivo de regulación de la orientación de los álabes, sea con
turbocompresor parado, o bien con la máquina en funcionamiento, lo
cual permite adaptarlos a las condiciones de utilización.
El trayecto recorrido por el fluido es muc!o más directo que en el
caso de compresores centrífugos, lo que permite una construcción
con dimensiones más reducidas y de menor peso" en régimen normal
puede obtenerse un incremento sensible del rendimiento óptimo
el rendimiento adiabático puede llegar !asta el 32.
#os compresores a%iales se utilizan en el ciclo de las turbinas de
gas y de los turborreactores de avión, su empleo. <u empleo
característico es el de turbocompresores no refrigerados, para
grandes caudales @7 a 7 m7Fmin.A y débiles presiones @4 ó 7 WgFcm4
efectivosA para la inyección de aire en altos !ornos. simismo, se
construyen compresores mi%tos, en los cuales las primeras etapas
son del tipo a%ial y las restantes del tipo centrifugo.
=: Ciclos ideales ) sus procesos
pesar de que el motor de combustión no funciona de acuerdo con un
ciclo termodinámico el concepto del ciclo sigue siendo un
e%pediente muy &til para mostrar los efectos de los cambios en
las condiciones de operación, para indicar el rendimiento má%imo y
para comparar un tipo de motor de combustión con uno respecto a
otro.
$uando en un ciclo !ipotético se presupone que el fluido motor es
aire solamente, se le conoce como un ciclo de aire normal. <e
considera, que el calor es suministrado directamente al ciclo o
rec!azado por él se ignoran las pérdidas de calor, en tanto que el
poder calorífico del aire, se estima como constante.
El ciclo 'tto. <e puede trazar un ciclo !ipotético para el motor
'tto @así como para el motor com&n E$ dieselA, a partir de un
diagrama )P. #os procesos de compresión y dilatación vienen a ser
idealmente, procesos isoentrópicos. #a combustión y la KfugaK
del escape que se verifican casi a volumen constante en el motor,
a!ora, para el ciclo propuesto se consideran como procesos a
volumen específico constante. En los diagramas )P y B<, se
observan los mismos procesos que son(
ab( compresión isoentrópica
cd( dilatación isoentrópica
)ara este ciclo, por unidad de peso de aire se tiene(
>!rev? cp@TcATB
>Rrev? cv@TaATdB
$omo las relaciones de compresión y de e%pansión son iguales(
En este caso, rv, es la relación de e%pansión o dilatación del
ciclo. @una relación de vol&menesA(
)ero esto <imo también es la relación de compresión puesta
que el émbolo volverá a recorrer sus mismos pasos al completar d
ciclo.
El valor de 0 no es constante, dado que disminuye con la
temperatura, tanto para los gases reales como para los
perfectos, se obtendrán varios valores del rendimiento térmico para
cada valor de rv. Más a&n, se podrá seleccionar para el ciclo
un fluido con un valor 0 mayor que el del aire.
El ciclo iesel. Es posible trazar un ciclo teórico para el motor
iesel, a partir del diagrama )P. En el ido ideal, los procesos de
compresión y dilatación vienen a ser procesos isoentrópicos" el
periodo de combustión se toma como proceso presión constante" la
salida de los gases de escape se !ace como proceso a volumen
específico constante. En la figura se muestran los diagramas )P y
B< para este ciclo idealizado(
ab( compresi