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Base Material de Estudio de Equipos Dinámicos.

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1. Descripción del Curso.

Código del Curso:

Título del curso: Equipos Dinámicos.

Horas: 60

Descripción: La inclusión del presente curso se fundamenta en la necesidad de capacitaciónde los operadores para la manipulación de los equipos dinámicos, de forma tal que seancapaces de :Familiarizarse con el principio de funcionamiento de los compresores de aire, tipos decompresores existentes y partes componentes.Obtener información sobre la puesta en marcha y reglas generales y específicas de cuidadopara los compresores.Familiarizarse con las regularidades de las bombas dinámicas, tipos y partes componentes.Ampliar los conocimientos acercadle campo de aplicación de las bombas dinámicas,requerimientos sobre la puesta en marcha y las reglas de cuidado.Describir los principios, tipos y partes componentes de los ventiladores.Listar los posibles defectos que puedan ocurrir en los ventiladores, causas y formas decorregirlos.Describir los tipos y principios de operación de los sopladores de aire.Prerrequisito: 12º grado

2. Tópicos Principales.

HorasTeóricas Prácticas

A. Generalidades sobre lasbombas dinámicas. Campo deaplicación

18 6

B- Compresores de aire.Características generales. 12 6

C- Regularidades sobre losventiladores industriales. 8 2

D- Regularidades sobre lossopladores de aire. 4

Evaluación 4TOTAL 60 horas

3. Bibliografía

Manual de curso básico para la certificación de operadores (CNCI) Junio 2006. Rodríguez Báez, Jesus.Abril 2003, C.C.P-CUPET.Mantenimiento de equipos dinámicos

para operadores de planta de refinación. Power Engineering Part B Volume One.


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4. Evaluación del estudiante

Evaluación durante el proceso.En la evaluación sistemática se comprobara el cumplimiento de cada uno de los objetivospropuestos a través de la aplicación de actividades de control en clases, que permitanevidenciar la adquisición de conocimientos por parte de los estudiantes.Esta evaluaciónconstituye la principal fuente de información para conocer como marcha el proceso deenseñanza – aprendizaje, facilitando de esta forma la realización oportuna de actividadesque permitan brindar la atención adecuada a las diferencias individuales.En este control se comprobara el cumplimiento de los resultados de aprendizaje, de formatal que, el alumno demuestre en la práctica los conocimientos y habilidades adquiridas a lolargo del curso. Se combinaran los niveles de asimilación reproductivos y de aplicación, locual se podrá constatar a partir de que el estudiante aplique los conocimientos adquiridospara resolver nuevas problemáticas.Par aprobar el examen final será necesario obtener 60 puntos de 100 dicho examencontabiliza el 60% de la nota total de la asignatura.El 40% de los restantes puntos estarácompuesto por las actividades practicas.Para recibir la nota final del curso el alumno debe poseer una asistencia a clases igual osuperior al 80%.

5. Forma de desarrollar el curso

Clases teóricas.

6. Equipamiento del estudiante

Ninguno.7. Responsabilidades del estudiante.

El Centro Politécnico del Petróleo asume que el estudiante se comportaráresponsablemente, y por tanto cada estudiante ayudará a la preservación de los equipos ymedios que posee el Centro para impartir sus cursos.Se espera del estudiante una total asistencia a las sesiones de clases teóricas y prácticasde que está conformado el curso.

8. Guías del Resultado de Aprendizaje

A. Generalidades sobre las bombas dinámicas. Campo de aplicación.

Una vez terminada esta guía los estudiantes serán capaces de identificar el principio defuncionamiento y las generalidades de las bombas dinámicas.

Objetivos:

1. Describir el principio de funcionamiento de las bombas dinámicas2. Clasificar los tipos de bombas dinámicas y las partes componentes3. Listar los pasos para la puesta en marcha de las bombas y las reglas de cuidado.


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B- Compresores de aire. Características generales.

Una vez terminada esta Guía los estudiantes serán capaces de identificar las característicasgenerales de los compresores de aire.

Objetivos:

1. Describir el funcionamiento de los compresores de aire.2. Diferenciar los tipos de compresores de aire.3. Listar los pasos para la puesta en marcha de los compresores y las reglas de cuidado

durante su funcionamiento.

C- Regularidades sobre los ventiladores industriales.

Una vez terminada esta Guía los estudiantes serán capaces de identificar las característicasgenerales de los ventiladores de aire..Objetivos:

1. Describir el principio de funcionamiento de los ventiladores industriales.2. Identificar tipos y partes componentes de los ventiladores.3. Listar los posibles defectos que pueden ocurrir en los ventiladores, causas y formas

de corrección.

D. Regularidades sobre los sopladores de aire.

Una vez terminada esta Guía los estudiantes serán capaces de identificar el principio defuncionamiento de los sopladores de aire y caracterizar los tipos existentes.

Objetivos:

1. Describir el principio de funcionamiento de los sopladores de aire.2. Identificar los tipos de sopladores de aire existentes.


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INDICE:

TOPICOS PAGINAIntroducción 5

A.- Generalidades sobre las bombasdinámicas. Campo de aplicación.

6

Tipos de bombas dinámicas. 6Partes componentes de las bombas. 8

Puesta en marcha de las bombas. 14Reglas de cuidado durante el

funcionamiento de las bombas.15

B -Compresores de aire. Característicasgenerales.

18

Principio de funcionamiento de loscompresores de aire.

19

Tipos de compresores que existen. 20Partes componentes de los

compresores de aire.22

Puesta en marcha de loscompresores.

49

Reglas de cuidado durante el trabajocon los compresores.

51

C.- Regularidades sobre los ventiladoresindustriales.

54

Tipos de ventiladores industriales. 58Reglas de cuidado durante el trabajo

de los ventiladores. 61

D.- Regularidades sobre los sopladoresde aire.

64

Tipos de sopladores de aire.Características generales de los mismos.

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A LOS ESTUDIANTES

El objetivo de esta Base Material de Estudio (BME) es presentar al estudiante los principios delos equipos dinámicos, con el objetivo de lograr su aplicación práctica durante el trabajoespecífico que realizan los operadores. El material trata en lo fundamental sobre lasgeneralidades de las bombas dinámicas, compresores de aire, ventiladores industriales ysopladores de aire. Se hace énfasis en los principios de funcionamiento, tipos, partescomponentes, reglas de cuidado durante la explotación de estos equipos; así como, losprincipales defectos que pueden presentarse, causas que los provocan y formas desolucionarlos.La presentación de este material, persigue alcanzar la motivación del estudiante para que seinterne en el aprendizaje de las características generales de los equipos dinámicos y sus reglasde explotación, de manera tal, que se garantice la longevidad de los mismos.Se espera que se adquiera la habilidad de prever los problemas que se puedan presentar en lapráctica y la mejora en el desempeño laboral de cada estudiante.Resulta de gran importancia que el estudiante aprenda de este material, ya que, los equiposdinámicos poseen un amplio campo de aplicación en la industria petrolera.

CONTENIDO Y OBJETIVOS:

Introducción.La asignatura Equipos Dinámicos se refiere al estudio de los equipos que imparten, reciben otransforman el movimiento en virtud de accionar distintos órganos de trabajo en las máquinas.En este material de estudio se tratan las características generales y reglas de explotación de losequipos dinámicos encargados del traslado de distintos fluidos (líquidos y gases), los cualestienen un amplio uso en la industria en general. En el caso de la industria petrolera enparticular, estos equipos ocupan un considerable volumen de los equipos instalados y seutilizan para el trasiego de agua, crudos y otros productos del petróleo, así como, el traslado oimpulsión de gases.En este curso se tratarán como equipos dinámicos las bombas, compresores de aire,ventiladores industriales y sopladores de aire.

Tópico A. Generalidades sobre las bombas dinámicas. Campo de aplicación.

1. Explicar el principio de funcionamiento de las bombas dinámicas.2. Describir los tipos de bombas dinámicas y las partes componentes.3. Relacionar los pasos para la puesta en marcha de las bombas dinámicas y las reglas

de cuidado.

Bombas.

Las bombas son instalaciones hidráulicas que se emplean para el transporte de líquidos. Sufunción principal es suministrar energía cinética al fluido y elevarle su presión.Existe una gran diversidad de equipos de bombeo, cada uno de los cuales poseecaracterísticas especificas en su funcionamiento y en su construcción mecánica, con el objetivode cumplir determinadas condiciones de trabajo, por ello, la selección de uno u otro tipo deequipo de bombeo, dependerá de las características del proceso analizado (tipo de fluido,


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viscosidad, temperatura, altura, presencia de sólidos en el fluido, gasto volumétrico, caída depresión en el sistema, etcétera).

La bomba es una máquina que realiza el trasiego de líquido mediante la impulsión, y a veces, laaspiración.Las bombas están presentes en todas las industrias incluso en las más pequeñas y sonelementos indispensables para la producción. Existen bombas de todos los tamaños y caudales,manuales y motorizadas.Como sabemos el trabajo de las bombas representa en una central termoeléctrica el 5% de laenergía eléctrica producida por dicha central.

Bombas dinámicas.

Las bombas dinámicas convierten la energía mecánica del engranaje (frecuentemente un motoreléctrico o una turbina de vapor) en energía hidráulica con la utilización de una serie de paletasen un impelente montado en un eje rotor.

Las bombas dinámicas, conocidas también como bombas de flujo continuo, bombas cinéticas,bombas centrífugas o bombas de succión no positiva, no tienen sello entre la succión y loslados de descarga, y produce un flujo de líquido continuo, no pulsado. La ausencia de un sellosignifica que la bomba se dividirá en su propio líquido sin un aumento del daño potencialmentepor la presión si la descarga es bloqueada, así la válvula de escape no es esencial. Habrá sinembrago un aumento en la temperatura del líquido si la bomba trabaja continuamente con ladescarga bloqueada.En general, las bombas dinámicas son usadas cuando grandes volúmenes de líquido necesitanser movidos a presiones de descarga relativamente bajas.

Tipos de bombas dinámicas.

Las bombas pueden clasificarse atendiendo a diversos aspectos. De acuerdo con suutilización existen distintas clasificaciones, pero la más conocida es la que las divide en tresgrupos:

1. de desplazamiento positivo,2. de desplazamiento no positivo3. de fluido impelente.

A la primera clasificación pertenecen las bombas de pistón de acción reciprocante ylas bombas rotatorias. Las principales características de este grupo son:

Que a una velocidad determinada de descarga (gasto) es en general fija, eindependiente de la carga de bombeo.

Que la carga posible de bombeo puede aumentarse, dentro de los límites deresistencia de los materiales con que esta construida la bomba, con sólo aumentar lapotencia del motor que la mueve y sin variar la velocidad de operación.

A la segunda clasificación pertenecen las bombas centrífugas y las de propela o derotor en hélice (flujo axial), y sus características principales son:


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1. Que a una velocidad determinada la descarga está en función inversa de la cargaposible de bombeo, y es variable. (es decir que a mayor descarga menor carga debombeo y viceversa).

2. La carga de bombeo no puede aumentarse, con sólo aumentar la potencia delmotor, sino que hay que aumentar la velocidad o el diámetro del rotor paralograrlo.

En ambos tipos o grupos de bombas, la descarga de la bomba aumenta cuando aumentala velocidad de trabajo.

A la tercera clasificación pertenecen las bombas que operan por la elevación del líquidoo a expensas de la energía que posee un fluido matriz.

Pertenecen al mismo, los emulsores y los arietes hidráulicos.De acuerdo con la profundidad a que son capaces de extraer el agua, las bombas

pueden clasificarse en: de pozo llano y de pozo profundo.Las bombas de pozo llano son aquellas que dependen del vacío para extraer el agua y la

máxima profundidad teórica a que pudieran bombear será 34 pies (aunque en la práctica,hemos visto que es de 16 a 21 pies). Las bombas centrífugas horizontales y las bombasrotatorias pertenecen a este grupo.

Las bombas de pozo profundo son las que pueden bombear a profundidades mayoresque las de pozo llano, ya que no dependen del vacío.

En este tipo de bombas, generalmente el elemento de bombeo está sumergido dentrodel agua. A este tipo pertenecen las bombas de pistón de pozo profundo, las centrífugasverticales de pozo profundo y otras.

Campo de aplicación.

Las bombas dinámicas poseen un amplio uso en los diseños industriales, en la actualidad seencuentran presentes en distintos procesos de la industria mecánica en general, en la industriabásica (movimiento del petróleo y sus derivados, agua, lubricantes, distintos productosutilizados en la actividad farmacéutica, en la alimentación de hornos y calderas, etc). Sedestaca el empleo del bombeo en la industria alimenticia, por ejemplo, durante el suministro deagua a los procesos de la elaboración de alimentos, movimiento de productos lácteos, bebidasy licores y otros; es apreciable el uso de las bombas en las plantas potabilizadoras de agua, yel bombeo de este liquido hacia el sector residencial e industrial, en resumen no existe ningunaindustria que escape en su desempeño a la utilización de los equipos de bombeo, a partir de ladiversidad de fluidos líquidos a mover y las características de cada uno de ellos, lo que justificala inmensa gama de diseños de bombas existentes.La energía eléctrica consumida en los equipos de bombeo representa cerca de la cuarta partede toda la energía eléctrica producida por un país. Estadística los equipos de bombeoconsumen el 22% de la generación eléctrica y el restante 78% por otros usos.

Tipos de bombas dinámicas.

Clasificación de las bombas de desplazamiento positivo.

Las bombas dinámicas de desplazamiento positivo se clasifican en:1. Bombas de pistón (reciprocantes).2. Bombas de diafragma.3. Bombas rotatorias.


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Bomba de pistón


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Bomba de diafragma.

Bombas rotatorias.

DescargaSucción


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Bomba de engranaje interno.

Bomba rotatoria de paletas deslizantes.

Descarga. Succión

Bomba rotatoria de tres lóbulos.

Succión Descarga.

Descarga Succión


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Bomba rotatoria de dos tornillos. Bomba rotatoria de un tornillo.

Existen otros tipos de bombas rotatorias no recogidas en este material.

¿Como se efectúa el bombeo en el caso de las bombas de desplazamiento positivo?

En todos los tipos de bombas de desplazamiento positivo (sean reciprocantes o rotatorias),existen elementos mecánicos que desplazan el líquido de forma directa:Ej. Pistones, paletas, tornillos, etc.

Clasificación de las bombas de desplazamiento no positivo.

Las bombas dinámicas de desplazamiento no positivo se clasifican en:

1. Bombas centrifugas o radiales.2. Bombas de flujos mixtos y axiales.3. Bombas regenerativas.

Bomba centrifuga o radial.


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Corte seccional de una bomba de flujo axial Bomba centrifuga regenerativa.

Vista del impelente y tapa de una bomba regenerativa.

.

¿Como se efectúa el bombeo en las bombas de desplazamiento no positivo?

En todos los tipos de bombas de este grupo, existe un rotor que le imprime velocidad al líquidoy una parte estacionaria que trasforma esta velocidad en presión.

Los tipos de bombas que mas universalmente se utilizan en la industria son las bombascentrifugas. El consumo de energía eléctrica estimado para las bombas centrifugas es del 85% yel 15% restante pertenece a los otros tipos de bombas.

Clasificación de las bombas centrifugas.

Las bombas centrifugas se clasifican atendiendo a:


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1. Según su disposición. Horizontales Verticales.

2. Según el número de etapas.

Simple etapa Múltiples etapas.

Bombas dispuestas verticalmente.

Bomba dispuesta horizontalmente.

B a r r a d eu n i ó n

C u e r p o d el a B o m b a

E s t r u c t u r a

Bomba centrifuga simple etapa Bomba centrifuga multietapa.


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En este capitulo hemos visto los principales tipos de bombas dinámicas que existen, aunquedebemos aceptar que se pueden encontrar en la industria otras bombas caracterizadas porusos y diseños muy específicos, lo que justifica que su empleo sea bien limitado.

Comparación entre las bombas de desplazamiento positivo y no positivo (ventajasy desventajas).

Bombas de desplazamiento positivo:Ventajas:

- Alta presión disponible.- Generalmente autocebantes.- flujo constante para cargas variables.

Desventajas:- Menos eficientes que las no positivas.- Muchas partes móviles.- Mantenimiento frecuente.- Su costo es mayor.- Alto torque en el arranque.- Flujo pulsante (en las de pistón).

Bombas de desplazamiento no positivo.Ventajas:

- Más eficiente que las positivas.- Su costo es menor.- Mantenimiento poco frecuente.- Menor torque en el arranque en comparación con las positivas.- Pocas partes móviles.- Puede operar a altas velocidades.- Flujo no pulsante.

Desventajas:

- Baja presión de descarga por etapas.

Puesta en marcha de las bombas.

Resulta de gran importancia que los operadores durante su desempeño en los puestos detrabajo, presten atención a los principales aspectos que intervienen en la puesta en marcha delas bombas que se encuentran instaladas en el flujo de producción lo que constituye una de susprincipales responsabilidades.

Aspectos a tener en cuenta:

1. Observar el estado técnico de la bomba. Hermeticidad. Fijación de sus elementos.


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Disponibilidad (tarjeteado).

2. Existencia y estado de los instrumentos.3. Nivel y calidad del lubricante.4. Revisar que el flujo de agua para el enfriamiento sea suficiente.5. Apertura de la válvula de bloqueo de succión6. Cierre de la válvula de circulación (observar si existe calentamiento).7. Purgado de los gases y del aire (cebado).8. Apertura de la válvula de bloqueo de la descarga (solo aflojar 3 o 4 hilos de rosca).9. Poner en marcha el equipo motriz.

10. Observar la lectura de los manómetros.11. Abrir toda la válvula de descarga.

Reglas de cuidado durante el funcionamiento de las bombas.

1) Chequear las perdidas de lubricantes.2) Verificar el flujo de agua de enfriamiento.3) Verificar la temperatura en cojinetes, motor eléctrico, etc.(a mano o leyendo los

termómetros, si existen).4) Detectar vibraciones excesivas(a mano, si cree que son considerables para el equipo,

deténgalo y avise a mantenimiento).5) Prestar atención a ruidos anormales.6) Observar si existe salidero por las empaquetaduras (debe gotear).7) Observar si existe salidero por los sellos mecánicos.8) Controlar presión y caudal de liquido de lavado de la empaquetadura y el agua de

enfriamiento del prense (si se usa).9) Verificar salideros por las juntas de la bomba, brida y uniones de las tuberías.10) Verificar presiones de succión y descarga, su valor y estabilidad.11) Detectar posible cavitacion (ruido característico, vibración y oscilación en los

manómetros).12) Observar el comportamiento de equipos motrices.

Partes componentes de una bomba centrifuga.


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1) Rotor: eje e impelente.2) Sello mecánico.3) Rodamiento radial.4) Rodamiento axial.5) Deposito de aceite.

EJERCICIOS MODULO A. BOMBAS DINAMICAS.

EJERCICIO #1

Conteste verdadero (v) o falso (f) según corresponda.

A) _ Las bombas son instalaciones hidráulicas que se utilizan para el transporte de líquidos.B) _ Existen bombas de todos los tamaños y caudales, pueden ser manuales o motorizadas.C) _ La función principal de la bomba es suministrar energía cinética al fluido y elevar supresión.D) _ Las bombas dinámicas pueden ser utilizadas para elevar e impulsar fluidos gaseosos.

EJERCICIO #2

Diga algunos de los factores a tener en cuenta para seleccionar uno u otro tipo de equipo debombeo.

EJERCICIO #3COMPLETE LOS ESPACIOS EN BLANCO.

a) _ Las bombas pueden clasificarse atendiendo a diversos aspectos. De acuerdo consu utilización existen distintas clasificaciones, pero la más difundida es la que las divide en tresgrupos: __________________, _______________, ______________

b)_ De acuerdo con la profundidad a que son capaces de extraer el agua las bombaspueden clasificarse en: _____________ o_____________

EJERCICIO #4 Enlace la columna A con la columna B.

Columna A Columna B

Clasificación según su disposición ( )a) Partes de una bomba centrifuga

Aspecto a tener en cuenta durante


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la puesta en marcha de las bombas ( )b) Horizontales o Verticales

Impelentes, ejes, sellos mecánicos. ( )c) Existencia y estado

d) Los instrumentos

EJERCICIO # 5Seleccione de la columna B la respuesta correcta.

BEn todos los tipos de bombas pertenecientesa este grupo, existen elementos mecánicosque desplazan el líquido en forma directa

Bombas centrifugas.

Bombas de desplazamiento positivo

Constituye el tipo de bomba que más seutiliza en la industria.

Bombas de desplazamiento no positivoEn todos los tipos de bombas de este grupoexiste un rotor que le imprime velocidadal liquido y una parte estacionaria que trans-forma esta velocidad en presión

EJERCICIO # 6.

Durante el desempeño de las funciones de los operadores es de vital importancia cumplirestrictamente la secuencia de las operaciones de puesta en marcha de las bombas.

_Liste las operaciones a tener en cuenta durante la puesta en marcha de las bombas.

EJERCICIO # 7.

Las reglas de cuidado establecidas para la explotación de las bombas, garantizan la estabilidaden el funcionamiento de las mismas y del flujo de producción; además están llamadas a evitardesperfectos y roturas imprevistas, elevando de esta forma la durabilidad y longevidad de dichoequipo._ Liste las reglas de cuidado establecidas para el funcionamiento de las bombas.

EJERCICIO # 8.

Como ya conocemos, las bombas poseen un amplio campo de aplicación en la industriamoderna.

- Mencione 5 de las principales aplicaciones de las bombas en la industria.


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TOPICO B. Compresores de aire. Características generales.

Objetivos:1.- Describir el funcionamiento de los compresores de aire.2.- Diferenciar los tipos de compresores de aire.3.- Listar los pasos para la puesta en marcha y las reglas de cuidado durante el funcionamientode los compresores de aire.

INTRODUCCIÓNUn compresor es una máquina que está diseñada para incrementar la presión específica delgas que está siendo comprimido.Los componentes interiores de la máquina funcionan para atrapar y comprimir el gas y enviarlopor las líneas de distribución.El gas comprimido se usa en muchos lugares. Los usos más comunes incluyen:

Aire de alimentación presurizado para operar herramientas y equipamiento neumático Incrementar la presión de un gas para moverlo (líneas de gas natural) Fluidizar materiales para transporte a través de sistemas de tuberías (transporte

neumático). Suministrar aire para procesos de combustión (Hornos de fundición, Turbinas de gas).

Los compresores de aire son aquellos que toman el gas a presión atmosférica o más y laaumentan a un valor mayor que la presión positiva de entrada.

Teoría de los Gases.La teoría de los gases generalmente es aplicable para todos los compresores. Los compresoresse usan para incrementar la presión de un gas. Muchas de las teorías de los gases usadas encomprender los sistemas de compresores son también aplicadas para los sistemas hidráulicos.Esto es debido a que estas leyes son aplicables para todos los fluidos, tanto a gases como alíquidos. La Ley de Pascal, el principio de Bernoulli y la Ley de conservación de la energía seaplican para todos los fluidos.

Métodos para incrementar la presión de un gas.Las dos principales clasificaciones de compresores aplican diferentes métodos de incrementarla presión.

Los compresores de desplazamiento positivos; son básicamente un recipiente sellado en quese crea la presión en la superficie interior por las moléculas de gas golpeando la superficie ycreando una fuerza.

Si el número de veces en que la superficie es golpeada por las moléculas de gas se aumenta,la presión aumentará también.

Hay tres formas para incrementar la presión en un recipiente sellado:


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Reduce el volumen (con el mismo número de moléculas golpeando un área superficialpequeña);

Incrementando la presión por la reducción del volumen.

Calentando el gas; esto causa que las moléculas se muevan rápido y golpeen lasuperficie muchas mas veces en el mismo tiempo (continuamente) con una fuerzamayor,

Calentando al gas para incrementar la velocidad de las moléculas.

Empacar más gas en un espacio confinado (más moléculas golpeando la superficie).

Incrementando presión empacando mas moléculas.


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Los compresores dinámicos operan de una manera totalmente diferente, usando el principio deBernoulli para acelerar el gas y dar energía cinética de movimiento, y entonces desacelera algas y convierte a la energía del gas en energía potencial de presión.La energía no puede ser creada ni destruida, pero el estado puede cambiarse según la Ley deConservación de la Energía.

Tipos de compresores

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Compresor Reciprocante de Simple Efecto

El término simple efecto significa que la compresión ocurre justamente sobre una de las carasdel pistón.Cuando el pistón se mueva hacia abajo las válvulas se abren en el cilindro de succión, debido ala diferencia en presión, ya que el cilindro es llenado con gas. Cuando el pistón se mueve haciaarriba en el cilindro queda el gas atrapado y es comprimido. Una vez que la presión del cilindroexcede por encima de la presión de la tubería de descarga las válvulas se abren permitiendo lasalida del gas comprimido. Con el compresor de simple efecto hay sólo una compresión porcada revolución del cigüeñal.

SimpleEfecto

COMPRESORES

Desplazamientopositivo

Dinámicos

Centrífugos AxialesReciprocantes Rotatorios

DobleEfecto

TornilloHelicoidal

AnilloLíquido

PaletasDeslizantes


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CORTE DE UN COMPRESOR SIMPLE EFECTO.

Compresor Reciprocante de Doble Efecto.

Un compresor de doble efecto tiene el doble de la cantidad de compresión con respecto a unode simple efecto, debido ha esto es diseñado para comprimir en ambas cara del pistón enambos movimientos, avance y retorno.Cuando el compresor gira, esto causa que la biela que conecta al cigüeñal con la crucetaconvierta el movimiento rotatorio en movimiento lineal reciprocante (adelante – atrás).La cruceta, la barra del pistón y el pistón se mueven juntos como una unidad.


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Cuando el pistón es movido hacia delante, en ese momento hay compresión sobre el final delcilindro en la parte izquierda, el gas está siendo descargado a través de la válvula de descarga.Al mismo tiempo, el gas entra hacia la parte derecha del cilindro a través de las válvulas desucción. Cuando el pistón se mueve contrario y va hacia la parte derecha comprime el gas enesta parte y obliga al gas a salir a través de la válvula de descarga que está en la partederecha. Al mismo tiempo la válvula de succión de la parte izquierda permite llenar con gas laparte izquierda del cilindro. Fíjese que existen sellos en la barra del pistón para impedir lasfugas de los gases comprimidos fuera del cilindro

Componentes Principales del Compresor Reciprocante

Armadura (Carcasa)La carcasa o armadura aloja todas las partes principales del compresor. Otras partes estáncolgadas de la carcasa en varios puntos.

La carcasa principal es un alojamiento fundido y robusto en el cual los cilindros son fijados. Estetambién aloja a los rodamientos principales, los cuales sirven de apoyo y permiten elmovimiento rotatorio del cigüeñal.

CigüeñalEl cigüeñal cambia de movimiento rotatorio hacia movimiento reciprocante para guiar a lospistones hacia arriba y hacia abajo o atrás y adelante.

El cigüeñal gira sobre los rodamientos principales dentro de la carcasa y trasmite potenciadesde el motor conductor hasta los pistones o cruceta a través de la biela. La biela se conectaal cigüeñal.


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Un cigüeñal con dos tiros opuestos

BielaLa biela se conecta al cigüeñal en un extremo y a la cruceta por el otro, en compresores dedoble acción (al pistón en compresores de simple acción).

La parte mas grande tiene un movimiento rotatorio debido a que está conectada al cigüeñal,mientras que la parte pequeña tiene principalmente un movimiento reciprocante, siendoconectado al pistón o a la cruceta.-

Cruceta y Guías.La cruceta tiene una superficie de rodamiento inferior y otra superior, las cuales se deslizanatrás y adelante en la guía de la cruceta.


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Cruceta del compresor de doble efecto.

El propósito de la cruceta y las guías es mantener al pistón centrado a través de los sellos paraminimizar las fugas del cilindro de compresión. La cruceta se conecta al pistón a través de labarra del pistón y el conjunto completo (pistón, barra y cruceta)viajan atrás y adelante en formareciprocante como una unidad.

Pistones.Pistones de doble efecto.Los pistones de doble efecto comprimen al gas en ambas caras del pistón.

Dos tipos de pistón de doble efecto con barra.

Barra del pistón


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El pistón es asegurado sobre la barra del pistón contra a un saliente que tiene dicha barra osobre una configuración cónica de la barra roscada y con una tuerca. Estos pistones puedenser considerablemente grandes (hasta 48 pulgadas tamaño normal) y son por consiguientehechos de una variedad de materiales, como ellos son fabricados huecos o sólidos, tratando debalancear algunas de las fuerzas reciprocantes y hacerlos más ligeros.Las anillas de hierro fundido pueden ser usadas en los pistones de dobles acción, pero es máscomún el uso de las anillas sintéticas debido a que ellas no requieren aceite para la lubricación.

Pistones de simple efecto.Los compresores de simple efecto usan pistones muy similares a los pistones de potenciaencontrados en los motores industriales.

Los pistones son conectados directamente a la biela a través de un pasador. Ellos usualmentetienen anillas de compresión de hierro fundido y cerca están las anillas barredoras de aceitepara limpiar el aceite que tiende a retroceder hacia el cigüeñal.

CilindrosLos cilindros de los compresores están hechos en variados estilos y de una variedad demateriales para soportar las presiones y el calor producido por la propia compresión.

Cilindro

Proporciones bajas de compresiones pueden ser enfriadas con aire, mientras que es comúnpara altas compresiones tener enfriamientos con camisas de agua para un enfriamiento máseficiente. El ensamble de los cilindros incluye los puertos de válvulas de entrada y salida,pasajes, y conexiones de tuberías.

VálvulasLas válvulas de los compresores son la puerta del gas, ellas están diseñadas para el control delflujo de gas hacia dentro y fuera del cilindro.


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Los sellos barredores de aceite se encuentra sobre la cara de la carcasa del separador, supropósito es impedir que el aceite viaje a través de la barra. Los sellos de alta presión seencuentran en la cara del cilindro del separador con el propósito de impedir las fugas de losgases comprimidos hacia fuera del cilindro a lo largo de la barra del pistón y contaminar elaceite. El separador también tiene una conexión de ventilación y un drenaje para evacuar lasfugas de aceite y gases.

Compresores Rotatorios de Tornillo.Los compresores de tornillos forman dos categorías principales: los inundados en aceite(húmedos) y los libres de aceite (secos). Los mismos pueden ser de simple etapa o de Multi.-etapa en dependencia de los requisitos de volumen y de presión.

OperaciónLos compresores están compuestos por dos rotores independientes colocados en una carcasa:uno con cuatro lóbulos helicoidales (rotor macho) y el otro con cinco o seis ranuras o estríashelicoidales parejas (rotor hembra) sujetas en el interior de la carcasa que contiene dos orificioscolocados en paralelo. El rotor macho es generalmente el rotor que es accionado directamentepor el conductor por medio de acoplamientos, la transmisión puede ser por correa o porengranaje. La figura 18 muestra una sección del compresor de tornillo con el rotor machoaccionado por medios de un engranaje para acelerar la velocidad.

Compresor de tornillo.

Los rotores según giran se desengranan. El aire es enviado hacia el interior para llenar lascavidades que se encuentran en el rotor hembra. A medida que los rotores continúan girando,las estrías y los espacios vacíos del lóbulo son sellados por la carcasa de los mismos. El aire esatrapado cuando el lóbulo macho entra en la cavidad hembra y reduce el espacio, trayendocomo resultado la compresión del aire. El volumen del aire atrapado se reduce por que elmismo circula de forma axial por la parte interior del rotor hasta que la rotación descubre elpuerto de descarga, donde el aire comprimido es más tarde enviado a la línea de descarga. Lafigura 19 muestra el ciclo de compresión.


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A. EntradaPuerto de Conexión

Cilindro

Rotorhembra

Rotormacho

Puerto dedescarga

Rotorhembra

Rotorhembra

Rotormacho

Rotormacho

Puerto dedescarga

Puerto dedescarga

Cilindro

B. CompresiónPuerto de Conexión

Puerto de ConexiónCilindro

C. Descarga

Ciclo de compresión.

Tornillo Sin Fin SecoComo lo sugiere su nombre, los tornillos sin fin secos no reciben lubricación con aceite en lacámara de aire. Esta ausencia del lubricante permite descargar el aire libre de aceitedirectamente al sistema. Debido a la cantidad de calor generada por el proceso de compresión,se pueden usar métodos alternativos de enfriamiento. Esto generalmente se logra con el uso decubiertas de agua alrededor de la boquilla de aire del compresor. Ellos tienen: El sellaje del eje para evitar la fuga del lubricante de los rodamientos y de la caja de

engranajes. Los engranajes sincrónicos para evitar el contacto entre los rotores. Una baja razón de compresión debido a que la fugas de aire pasan las boquillas del rotor.


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Tornillos Sin Fin Inundados en AceiteCon los tornillos sin fin inundados en aceite, el lubricante es inyectado en la cámara del tornillo,donde sirve para: Disipar parte del calor producto de la compresión. Sellar las aberturas entre los rotores y la envoltura y así evitar las fugas. Lubricar los rodamientos y los engranajes y reducir el nivel de ruido.

Partes Componentes del Compresor Rotatorio de Tornillo

Conductor y Engranajes SincrónicosLos compresores con tornillos sin fin húmedos no siempre requieren de engranajes sincrónicosporque el aceite forma una película entre los rotores y así se evita el contacto entre los mismos

RodamientosLos rodamientos en los compresores con tornillos sin fin tienen que ser capaces de acomodarlas cargas radiales y axiales. Esto se puede lograr usando una combinación de rodamientoscon desplazamiento radial y axial tales como los rodamientos de bola de pistas profundas o losde contacto angular o utilizando rodamientos con rodillos cilíndricos.

Sistema de rodamientos

FiltrosEs necesario el adecuado suministro de aire limpio para que los compresores funcionen deforma adecuada y eficiente. Los filtros de aire evitan la entrada de partículas foráneas y deimpurezas que puedan afectar la operación y dañar el compresor.

Filtros de AceiteComo ocurre con el aire, el aceite también se filtra. El aceite contenido en el aire debe serseparado y filtrado en el separador de aceite. Este entonces se envía de vueltas al compresor,lo mismo por la presión interna del separador/ receptor que con la ayuda de una bomba deaceite. En la línea de retorno se coloca un filtro adicional que filtra el aceite de menos de 25 a10 micrones, en dependencia de las especificaciones del fabricante.


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Separador/ ReceptorEl aire sale del compresor contaminado con aceite. Antes de que el aire pueda llegar al sistemade aire de la planta, el aceite debe ser separado por el separador. En muchos casos elseparador/ receptor de aire se ubica en la empaquetadura del compresor. La mezcla de aire/aceite entra al separador e inmediatamente cambia la dirección y la velocidad chocando en eldeflector. Este cambio en la dirección y en la velocidad provoca que gran porción del aceite sesalga del torrente de aire y caiga en el sumidero del tanque.

El aire de descarga está prácticamente libre de aceite porque el arrastre de aceite se puedereducir a 2PPM (partes por millones) en el sistema correctamente diseñado y brindandoservicio.

Separador de aceite

El separador también puede funcionar como receptor o formar parte de la unidad del receptorya que el aceite que se encuentra en el sumidero está bajo presión.

Mantenimiento a los Compresores de TornillosObserve las especificaciones del fabricante cuando ejecute el mantenimiento de rutina de loscompresores rotatorios. El mantenimiento general consiste en inspeccionar y sustituir los filtrosde entrada, los de aceite, los acoplamientos, las correas de transmisión, los intercambiadoresde calor y los ventiladores. Un buen programa de mantenimiento incluye el monitoreo de losrodamientos, de la temperatura y el control de la presión tomando como base los ajuste ylecturas registradas y la recopilación de los antecedentes del equipo.

Compresor Rotatorio de LóbulosEl soplador de lóbulo, también es conocido como compresor de corazón, es un equiporelativamente simple con dos rotores, una carcasa, engranajes sincrónicos y puertos de entraday de descarga. Estos compresores pueden ser de tres diseños: Dos lóbulos o formación en ocho. Tres lóbulos. Lóbulo helicoidal.


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En dependencia del sistema en que sean usados, los compresores de lóbulo suministran unalto volumen de aire a bajas presiones. Existe sopladores con una amplia variedad dedimensiones para acomodar los requisitos de volumen y de presión/ vacío. La mayoría son desimple etapa, aunque también se pueden usar los multi-etapa, específicamente cuando serequiere de un alto nivel de vacío en el proceso.

Los sopladores de dos lóbulos están formados por dos impulsores idénticos en forma de ochoque giran en el interior de una estructura. Los impulsores giran en sentido contrario y mantienensus posiciones similares unos a otros con el uso de los engranajes sincrónicos.

Partes Componentes del Compresor de Lóbulos

Todos los compresores de lóbulo cuentan con las mismas partes componentes básicas, conalgunas pequeñas diferencias de acuerdo al tipo de rodamiento y la forma del engranaje quedepende del diseño del impulsor y del tamaño.

Componentes básicos.

1. Los impulsores se fabrican de hierro fundido dúctil y maquinado con la forma exactarequerida del lóbulo.

2. Las placas principales se maquinan de hierro fundido, luego se conectan en el interiorpara producir una superficie plana exacta.

3. La carcasa del impulsor generalmente se maquina de hierro fundido con un armazónexterno para ayudar en el proceso de enfriamiento y evitar la deformación. Los rotores secolocan en la caja del impulsor. Los puertos de entrada y de salida se maquinan en lacarcasa.

4. Rodamientos: en dependencia del tipo y el tamaño del impulsor, los rodamientos puedenser de bola de pista simple, de doble pista, con rodillos cilíndricos o con rodillosesféricos. La norma son los rodamientos antifricción.


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5. Los engranajes sincrónicos evitan el contacto entre los rotores y proporcionan un espaciopequeño entre las caras de los rotores y las paredes de la carcasa.

6. Receptor de aceite: también cuentan con engranajes sincrónicos. Los engranajes y losrodamientos se lubrican en la mayoría de los casos por el método de salpicadura.

7. Sellos de aceite: se requieren en ambos extremos del eje para evitar la salida del aceitea la carcasa.

Mantenimiento a los Compresores de Lóbulos

El mantenimiento general a los compresores de lóbulos incluye la inspección del filtro deentrada. Algunos fabricantes anexan un silenciador de entrada como parte del ensamblaje delfiltro. Luego de la inspección o el cambio de los filtros, verifique el interior en busca de laformación de impurezas y garantice que todos los sellos, las juntas, las sujeción y lasconexiones de las mangueras en el extremo de succión estén herméticos.

La inspección de los lóbulos se puede lograr desconectando la tubería de descarga y deentrada. Esto permite visualizar los lóbulos. Verifique en busca de: Rasguños o rasponazos a lo largo de los lóbulos y carcasa, causadas por el material

foráneo que pasa a través de la carcasa. Boquilla o corazón del lóbulo dañado, causado por estar flojos los ejes del rotor, los daños

en los rodamientos, el desgaste del engranaje de control del tiempo o el deslizamiento. Contacto de las placas extremas, causado por la excesiva flotación o la incorrecta holgura

en el extremo.

Antes de arrancar el soplador, gírelo con la mano para garantizar que el mismo rote librementeen el sentido de la rotación.

Compresores Rotatorios de Paletas Deslizantes

Los compresores de paletas deslizantes son compresores de desplazamiento positivo(rotatorios) con un solo eje.

Sellos estáticos“O”- rings

Paletasdeslizantes

Sello mecánicode eje tipo fuelle

Eje

Cojineteantifricción

Sello estático“O”- rings

EstatorPuerto

Tapa deinspecciónde cojinetes

Rotor

Conexión deinyección de aceite

Cojineteantifricción


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La Figura muestra el ciclo de trabajo de un compresor de paletas deslizantes. El rotor depaletas de movimiento radial se monta de forma excéntrica en la carcasa estacionaria (estator).Cuando el motor hace girar el rotor, las paletas por las fuerzas centrífugas son forzadas contrala superficie interna de la excéntrica. En la entrada, parte del aire o del gas llega al espacioentre las paletas que se encuentran es su posición más excéntrica, a través del conducto deentrada (donde las cavidades entre las mismas son mayores).succión

El gas es gradualmentecomprimido a medidaque se hacen máspequeños los espacios

Cuando el rotor gira,el gas es atrapadoentre los espaciosformados por laspaletas

Descarga

Compresión

El gas comprimido esempujado hacia fuera através del puerto de descarga

Ciclo, succión, compresión y descarga del compresor con paletas deslizantes.

Según el rotor gira, las paletas bloquean el conducto de entrada. El gas que se encuentraatrapado entre las paletas es comprimido ocupando un volumen menor (espacio) hasta que lapaletas guías de cada cavidad dejan libre el conducto de descarga. El aire comprimido de formamecánica, llega al receptor, a través de la tubería de descarga, donde es almacenado bajopresión. Estos compresores también se pueden usar como bombas de vacío. Los mismos seemplean porque producen un aire frío, limpio y libre de pulsos y porque funcionan con pocoruido y casi sin vibración. Generalmente, los compresores no lubricados producen el aire a bajapresión porque no pueden sostener las altas temperaturas que se genera cuando se requierenaltas presiones.La descarga de las bombas de vacío de paletas se realiza estrangulando la succión.

Compresores Secos con Paletas Deslizantes

Estos compresores no tienen lubricación en la cámara de compresión para reducir la fricciónproducto del deslizamiento. Las paletas normalmente se fabrican de un material auto -lubricante, como por ejemplo el Teflón impregnado de carbón o de fibras de grafito Kevlar.Estas unidades tienen rodamientos anti-fricción lubricados que desde las cámaras de trabajo,se sellan mecánicamente.El desgaste de las ranuras del rotor en los compresores de paletas trae como resultado elincremento del desgaste y la fractura de las paletas.

Compresores Lubricados de Paletas DeslizantesEn la Figura de la siguiente página se puede ver cuan compacta es la unidad. Cuando selevanta, la tapa (de descarga) superior, pone al descubierto una placa con conductos de aceitefundida a varias paletas con guías estacionarias curvas que ayudan a recuperar la bruma deaceite de la descarga del compresor.

Estas unidades introducen de diferentes formas el aceite en la cámara de trabajo, lo cual ayudaal enfriamiento del gas, la lubricación y el sellaje del tramo paleta - carcasa. El aceite inyectado


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extrae el calor de la compresión, del proceso de la descarga y del receptor, donde el aceite esseparado, bombeado al enfriador y luego enviado al depósito de almacenamiento de inyección.El aire que sale del receptor no está libre de aceite y por tanto su uso es limitado. El aceite quese inyecta también sella las partes mecánicas deslizables colocadas muy cercas, lo queincrementa la eficiencia y reduce el calor que se produce por la fricción ya que forma unapelícula de lubricación en las partes que rozan. La mayoría de los compresores con paletasdeslizables húmedos (lubricados) utilizan paletas metálicas de poco peso que son capaces desoportar cargas y temperaturas más elevadas que los tipos secos. Estas unidades cuentan consistemas de inyección de aceite, de recolección de aceite y de rechazo del calor.

Tapasuperior

Soporte

Entradade aire

Plato separador de aceitecon hojas curvadas

Cámara dedescarga

Paletas

Eje deentrada

Lado de lasegunda

etapa

Lado dela primera

etapa

Vistas del compresor con paletas deslizantes húmedo de dos etapas.


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Ranura dela paleta

Orificiosbarrenadosen las paletaspara reducirsu peso

Rotor

Rotor y paletas metálicas ligeras de la segunda etapa del compresor de aire húmedo conpaletas deslizantes.

Partes Componentes del Compresor de Paletas Deslizantes

EnvolturaLa envoltura es la estructura metálica externa que hace que todas las partes componentes semantengan en su sitio.

EstatorEl estator es el anillo metálico externo estacionario de contra golpe, con el que las paletashacen contacto al deslizarse según giran dentro de la unidad. Este anillo metálico tieneconductos de entrada y de salida y puede que tengan canales que contienen refrigerante paraextraer el calor producto de la compresión.

RotorEl rotor está compuesto por un eje calzado con chavetas que tiene un bloque metálico cilíndricoacanalado sujetado a presión al mismo. Las ranuras se maquinan para que admitan las paletasdeslizantes. El eje se maquina a dimensiones específicas para que se ajuste al bloque, a losrodamientos, sellos y agujeros de los acoplamientos.

PaletaLas paletas son las partes metálicas o piezas deslizantes que se colocan en los canales delbloque rotatorio con suficiente espacio para que se puedan mover con facilidad. Dichas paletasson accionadas por el bloque del rotor, pero se deslizan en las ranuras hacia dentro o haciaafuera. El movimiento hacia afuera es causado por la fuerza centrífuga que hace girar al rotor.El recorrido hacia dentro se logra gracias al hacer contacto la paleta con la anilla metálicaexcéntrica que fuerza a la paleta a retornar a la ranura a medida que la cámara de compresiónse hace más pequeña.

RodamientosLos rodamientos se usan para apoyar y posesionar el rotor de forma excéntrica dentro de laanilla del estator sin que exista el contacto metal contra metal. Estos pueden ser de antifriccióno de metal babbitt en dependencia del tamaño de la unidad.


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Conductos internos de la válvulaEstos conductos se funden a la anilla del estator en una posición específica para permitir laentrada y salida del aire/ gas a la cámara en el momento preciso del ciclo (revolución del rotor).

Sistemas de lubricaciónAlgunas paletas deslizables húmedas requieren de la inyección de aceite para su lubricación yenfriamiento.

Sistemas de líquidos refrigerantesEn la mayoría de las unidades el líquido refrigerante circula por los canales de la carcasa. Aesto se le llama refrigeración indirecta: el calor del gas por el proceso de compresión pasa delmetal al líquido refrigerante. Este más tarde es enviado a una zona donde cede el calor.

Mantenimiento al Compresor de Paletas Deslizantes

El cronograma de mantenimiento de los compresores de paletas deslizantes varía debido a quelos fabricantes sugieren diferentes períodos de tiempo, en dependencia del diseño y de laaplicación. Sin embargo, muchos de ellos sugieren las fechas en sus manuales de inspección yde mantenimiento. En caso de no tener el manual, verifique de forma visual los niveles de lossumideros cada 8 horas (incorpore este procedimiento a las inspecciones de la operación derutina). Si la lubricación de la unidad es con grasa, el chequeo y el re-engrase se hace cadaseis meses. Pero si es con aceite, este se cambia cada 10 000 horas, a diferencia de los filtrosque se sustituyen en cuanto el indicador comienza a registrar un diferencial alto en los mismos.El análisis de la vibración en la línea se ejecuta y se registra para tener constancia de losantecedentes del equipo y así poder predecir las fallas en caso de los niveles de vibraciónaumente en un determinado período de tiempo.En las paradas anuales se planifican las paradas por mantenimiento que le permiten a ustedaislar y bloquear el compresor con paletas deslizables para ejecutarle la inspección general. Laúnica operación necesaria para realizar una buena inspección es el desmontaje de las tuberíasde succión y de descarga. La inspección del desgaste de las partes componentes se hace deforma visual. La formación de sustancias foráneas también se inspecciona visualmente. Si elestado general fuera considerado como malo, entonces se desmonta la unidad completa paralimpiarla y repararla.

Compresores Rotatorios de Anillo Líquido

El compresor de anillo líquido es libre de aceite, rotatorio con desplazamiento positivo y con unarazón de presión interna. Tiene un rotor (impulsor) con aspas montadas en el cilindroestacionario. El eje del rotor tiene un montaje excéntrico por lo que la holgura entre la boquillade las aspas (paletas) y el cilindro (carcasa) varía cíclicamente con cada revolución del rotor.


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Vista del compresor de anillo líquido.

El cilindro (carcasa) se llena parcialmente con líquido. Durante la operación, el líquido rodea elcilindro por la acción de las paletas del rotor. Debido a la fuerza centrífuga, el líquido forma unanillo sólido alrededor del cilindro, la pared interna del rotor varía en cuanto a distancia comosucede con la pared del cilindro. De este modo, el volumen entre las aspas varía cíclicamentede forma similar a como ocurre con el compresor de paletas deslizantes. Para eliminar lascargas radiales de los rodamientos, la bomba/ compresor de anillo líquido se diseña con dosáreas de compresión simétricas frente a frente una con la otra.El enfriamiento del calor de la compresión es directo debido al contacto del gas y el líquido. Latemperatura del gas de descarga final se mantiene próxima a la temperatura del fluido deentrada. El gas sale saturado de líquido. En principio, la compresión es isotérmica, pero debidoa la fricción del líquido contra la carcasa y las pérdidas por el batimiento producido por laentrada y salida de las paletas en el líquido, ocurre una pérdida adicional. Necesita unrequerimiento de energía específica mucho más elevada que el de un compresor reciprocanteque realice la misma función.

Tipos de Compresores de Anillo Líquido

Los compresores de anillo líquido no balanceados se identifican por sus rotores montados deforma excéntrica.

Empaquetadura

Tubería desalida

Cono estacionariointerior

Tubería de entrada

Eje deentrada

Cojinete deempuje fijo

Segunda etapa

Impelente

Casquillo delprensaestopa

s


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Descarga

Impelente

Descarga

Rotación en elsentido de las

manesillas del reloj

Diseño de fuerza radialdesbalanceada

(la presión en la posición de unreloj de las 9 hasta las 10 es mayorque la presión en la posición de las

3 hasta las 4)

Entrada

Puerto deDescarga

Líquido de trabajo oanillo líquido

Puerto de entrada

Carcaza

Dos cámaras elípticasopuestas 180º

Puerto de DescargaPuerto de entrada

Entrada

Puerto de entradaPuerto de Descarga

Los puertos de entrada y salida de un compresorbalanceado de anillo líquido son diseñados opuestos

180º opuestos, haciendo de esta una unidadbalanceada radialmente

Líquido de trabajo oanillo líquido

Carcasas balanceadas y no balanceadas con impulsores identificados.

El término balance se refiere a las cargas radia les aplicadas a los rodamientos. La presión enuna unidad no balanceada es mayor en la posición exacta de 9 a 10, que tiende a cargarradialmente los rodamientos del eje a 180º en sentido contrario al área de alta presión. En lasunidades balanceadas, las áreas de alta presión se colocan a 180º contrario unas con respectoa las otras lo que cancela la mayor parte de la carga de la fuerza de la presión en losrodamientos radiales por balancear de forma efectiva estas fuerzas.Las dos cámaras en las unidades balanceadas se montan a 180º unas de otras lo que significaque la presión siempre es similar en el interior de las carcasas a 180º.


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COMPRESORES DINAMICOS

Compresores Dinámicos Centrífugos o Radiales

Los compresores centrífugos son muy similares desde el punto de vista de la operación y laconstrucción a las bombas centrífugas. Ambos convierten la velocidad en presión usandodifusores, carcasas de voluta o la combinación de ambos.

El tipo de compresor centrífugo más simple está compuesto por un impulsor sencillo fijadodirectamente al eje del motor. La cubierta con espirales se monta con bridas a la carcasa delmotor garantizando el centrado correcto del impulsor dentro de la cubierta. El diseño delimpulsor sencillo es conocido como de simple etapa y es ampliamente usado en la industriapara suministrar grandes cantidades de aire a baja presión,.

Para incrementar la eficiencia y la capacidad del compresor de simple etapa, las paletasdifusoras son ajustadas al interior de la cubierta. Aumentando la velocidad también seincrementa el volumen. Con estos cambios en el compresor, se logran un volumen y una razónligeramente más elevada con un impulsor de la misma dimensión. La Figura muestra uncompresor de simple etapa con un engranaje para aumentar la velocidad.

Compresor de simple etapa de voluta con caja de engranaje para aumentar la velocidad.

Para lograr presiones mayores de descarga se le instalan impulsores adicionales al rotor paraincrementar el volumen y la razón de presión general. Estos impulsores, junto con sussecciones individuales difusoras se colocan en línea a lo largo del eje del rotor. Este método deaumentar la capacidad se conoce como multi-etapa. Tanto como un número de doce etapas sepueden adicionar a un rotor simple.

Un diseño alternativo para la multi-etapa es tener cuatro o cinco impulsores individuales con suscarcasas de voluta dispuestas alrededor del engranaje central principal. Esta disposicióntambién garantiza el ínter-enfriamiento de las diferentes etapas si el proceso de compresión lorequiere. La figura 35 muestra un compresor de multi-etapa con un engranaje central principal.


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Compresor centrífugo multi-etapa.

Seccion del difusor

Entrada de laprimera etapa

Sello del eje

Rodamientos del eje

EntradaSalida

Sello del eje

Rodamientos axiales

Rodamientos del eje

Entrada de lasegunda etapa

Compresor centrífugo de dos etapas.

OperaciónEl gas es enviado al ojo del impulsor donde el mismo es acelerado por la fuerza centrífuga y laenergía de la velocidad se le transmite al gas. Según el gas es descargado del impulsor estecircula hacia el difusor o hacia la voluta donde es desacelerado. Esta velocidad se transformaen energía de presión. El proceso se repite en cada una de las etapas del compresor trayendocomo resultado una mayor razón de presión en los compresores multi-etapas.


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Partes Componentes del Compresor de Flujo Centrífugo

El compresor centrífugo tiene solamente una pieza móvil importante, el rotor al que el impulsor/impulsores se fijan. Las otras partes componentes conforman el compresor completo.

CarcasasLas carcasas del compresor tienen tres diseños diferentes, en dependencia de las razones devolumen y de presión, estas son: seccionadas, divididas en forma vertical y en forma horizontal.

ImpulsoresEl impulsor es la pieza más importante del compresor ya que este proporciona la velocidad deaceleración para convertir el gas en presión. Los impulsores están chaveteados al eje del rotorpara que mantengan su posición exacta dentro del difusor o de la cubierta de voluta. Esto esmuy importante ya que la velocidad del eje puede exceder las 50 000 rpm.

Los impulsores se encuentran con paletas de diferentes diseños y configuraciones, endependencia de su aplicación y uso. Estos se agrupan en tres estilos básicos: abiertos, semi-cerrados y cerrados.

Los impulsores abiertos en la figura a continuación, es el diseño más sencillo, generalmenteson de simple etapa y pueden ser fundidos o forjados. Estos están compuestos por una serie depaletas que salen de un núcleo central. Los impulsores abiertos se usan en medios severos deservicio y donde es necesario mover gases contaminados.

Impulsor abierto

Impulsores semi-cerrados ( de la figura de la página siguiente) se usan en muchoscompresores, en los de simple etapa o en los de multi-etapa e incluso como etapa final en loscompresores axiales. Las aspas se colocan rectas de forma radial, reclinadas hacia atrás, haciadelante o la combinación de ambas, de acuerdo a los requisitos de diseño del compresor.


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Impulsor semi-cerrado

Los impulsores cerrados (Figura siguiente) tienen un amplio uso en las unidades simple-etapa ymulti-etapa, y hasta con doce etapas se encuentran también como última etapa, en loscompresores axiales. Las paletas permiten alcanzar razones de presión más elevadas y lastolerancias pequeñas entre el impulsor y el difusor minimizan las fugas trayendo como resultadouna mayor eficiencia.

Impulsor cerrado

Elementos GuíasLos elementos guías controlan y dirigen el flujo del gas en el compresor o de una etapa a otra.Estos pueden hacer la función de paletas guías con entrada móvil o estacionaria o de difusoresestacionarios o ajustables (Siguiente Figura)

Impelente

Difusor ajustable de lamina

Entrada deLámina opersianaajustable

Compresor de simple etapa con guías de entrada y paletas del difusor.


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Las paletas guías de entrada se usan para controlar la descarga del compresor. La salida escontrolada por estrangulación de la circulación del gas de entrada. Esto se logra con el uso deun sistema de conexión accionado por un dispositivo de control que regula la posición de laspaletas guías de totalmente abierto a totalmente cerrado, en dependencia de los requisitos delsistema. Estas son llamadas paletas guías porque las mismas guían el aire dentro delcompresor para incrementar la eficiencia.

DiafragmasLas parte componentes internas estacionarias dentro del compresor cambian la dirección y lavelocidad de la corriente de gas dirigiéndolo de la descarga de un impulsor al eje del siguienteimpulsor. Estas guías se ubican en un ensamblaje conocido como diafragma, que separa losimpulsores en la carcasa del compresor. Los diafragmas pueden ser lo mismo fundidos a lacarcasa o desmontables formando la voluta donde la velocidad se convierte en presión(Siguiente Figura )

Diafragma

Sello delaberinto

Conducto deldifusor

Entrada depaletaconductora

Ensamblaje del diafragma

SellosLos sellos evitan las fugas de una etapa en otra, del compresor a la atmósfera, de la atmósferaal compresor, del aceite al compresor y así sucesivamente. Las fugas se pueden evitarutilizando sellos de diferentes tipos y diseños en dependencia de los parámetros de operación yde las especificaciones del diseño.

Sellos LaberínticosLos sellos laberínticos se pueden encontrar en todo el compresor y son los más comúnmenteusados en los compresores dinámicos. Se colocan en las secciones del diafragma para evitarlas fugas de una etapa a la otra y se colocan en varias posiciones a lo largo del rotor paraproteger los rodamientos lubricados con aceite y evitar que los gases nocivos o venenososescapen a la atmósfera.


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Acción del sello laberíntico.

Sellos laberínticos

Sellos con Anillos de GrafitoLos sellos con anillos de grafito se usan donde existan diferenciales de baja presión. Sepueden colocar uno o varios de ellos. Estos se instalan en la zona donde el eje emerge de lacarcasa antes de entrar a la cubierta de los rodamientos. El anillo de grafito está formado porsegmentos que se empalman bajo la presión de un muelle. Este tiene varias milésimas depulgadas alrededor del eje y no rota sino que flota radial y axialmente.Los sellos con anillo de grafito generalmente se usan junto con los sellos laberínticos comoelemento de sellaje final delante de la tapa de los rodamientos.

Sellos MecánicosLos sellos mecánicos se utilizan para sellar los ejes donde la velocidad del mismo es losuficientemente baja como para permitir su uso. Debido al contacto entre las caras de los ejes,la fricción y el calor generado por dicha fricción limita la velocidad de rotación de este.


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Sello mecánico.

Esquema de un Sello mecánico

RodamientosLos rodamientos son parte esencial de los compresores, por garantizar el apoyo y la correctaubicación del rotor en todo momento. Los rodamientos de apoyo pueden tomar el lugar de losrodamientos anti-fricción o de los de cojinetes planos, de acuerdo al tamaño y a la velocidad derotación. Los rodamientos de cojinetes planos se usan en compresores multi-etapa de mayorlongitud por ser estos los más adecuados para las altas velocidades de rotación. Losrodamientos magnéticos también se usan.Como anteriormente dijimos, los rodamientos de desplazamiento axial se usan para garantizarla correcta ubicación axial del rotor en la carcasa. Estos rodamientos son por lo general del tipode tacones de empuje y se pueden colocar junto con el rodamiento plano como se muestra enla figura a continuación.


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Rodamientos planos y de desplazamiento axial

Compresores Dinámicos de Flujo Axial

Los compresores con flujo axial están formados por varias etapas y generalmente se utilizanpara mover grandes volúmenes de gas (por encima de los 500 000 pies³/m en algunasaplicaciones). Cada etapa cuenta con una cantidad determinada de aspas fijadas al rotor con sucorrespondiente estator.

El gas en el compresor con flujo axial circula en sentido axial a través de las aspas rotatorias(disco del rotor) y de las paletas estacionarias (estator) que están fijas a la carcasa. Tanto laspaletas del rotor como las del estator se diseñan de forma aerodinámicas con el objetivo degenerar diferencia de presión en la etapa. El aumento de la presión por etapa es pequeño, portanto, se necesita de la multi-etapa para lograr un incremento significativo de la presión en elcompresor.

Por medio de un conducto de entrada, el gas que se recibe es enviado a la parte frontal delcompresor a través de las paletas guías de entrada que transportan el gas al primer juego deaspas rotatorias. En cuanto entran al primer juego de aspas, el gas fluye en sentido axial.Entonces este es desviado en el sentido de la rotación, donde es dirigido por las aspas delrotor. Siguiendo esto, el gas es tomado por el próximo juego de aspas rotatorias y asísucesivamente por todo el compresor (Siguiente Figura)


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Compresor axial

La presión del gas aumenta cada vez que el mismo pasa por el conjunto de los rotores y losestatores (mostrados en la figura a continuación). Las aspas del rotor aumentan la velocidad delgas. La velocidad es entonces convertida en presión a medida que el gas entra a la sección delestator y esta disminuye. Según aumenta la presión en los conjuntos sucesivos de los rotores yestatores, el volumen disminuye como lo hace el área de las aspas de los rotores y de losestatores.

Disposición de las aspas de los estatores y rotores

Partes Componentes del Compresor de Flujo Axial

Los compresores con flujo axial están compuestos por tres piezas fundamentales: el rotor, elestator y la carcasa.


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RotorEl rotor en el compresor axial puede ser de tambor o de disco sólido. Los rotores de tamborestán formados por discos que están conectados con bridas para que se ajusten uno con otro yse mantengan unidos por pernos y raigones que se pueden atornillar o presionar en el lugar.Los rotores de tambor también pueden ser cilindros ahuecados maquinados con las aspasatornilladas a los mismos y las cubiertas extremas con raigones soldados.

Rotor de disco y de tambor

Los rotores de disco están formados por discos individuales del rotor montados en el eje delrotor. Las aspas del rotor se fijan a los discos por diferentes métodos.

Rotor y disco sólido

EstatorEl estator, al igual que el rotor, está formado por una serie de aspas fijadas a la pared de lacarcasa. Estas aspas pueden ser fijas o ajustables, enteras o ahuecadas o pueden estarconectadas a sus boquillas por el anillo de refuerzo.


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Las aspas ajustables del estator pueden lo mismo estar colocadas y fijadas de forma individualdurante la parada que pueden ser del tipo de ajuste continuo, que se ajustan para adecuarse alas razones y condiciones del flujo en el compresor mientras está funcionando.

Mantenimiento a los Compresores Centrífugos y Axiales

El mantenimiento a los compresores centrífugos y axiales puede variar considerablementedebido al tamaño, a la fabricación y a los equipos auxiliares que pueden formar parte delcompresor.

Los rodamientos, las bombas de aceite y los filtros, los enfriadores de salida y los intermedios,si es usado, son algunos de los aspectos generales que usted debe tener en cuenta.

La suciedad de las aspas es un problema que se encuentra en los compresores dinámicos y esel resultado de la mugre o de ciertos tipos de gases circulando por el compresor. La suciedadprincipalmente se limita a las aspas del estator en los compresores axiales ya que la acción delas aspas rotatorias disminuye la acumulación de depósitos en sus superficies.

La suciedad de las aspas se manifiesta con la ligera reducción del flujo del gas a través delcompresor o con el cambio en las características de operación del mismo. Otros métodos dedetección incluyen el uso del boróscopo para examinar el interior del compresor sin tener quequitar la tapa.

El boroscopo es un dispositivo óptico que se puede insertar por un pequeño orificio o entradaque garantiza la inspección de las piezas internas de varios equipos. El boroscopo simplecuenta con lupas con una fuente de luz fijada a la base del tubo. La parte superior del tubo sefija a un lente visualizador. Un dispositivo más sofisticado es el tubo flexible apto para sumanipulación independiente y un registrador/ visor de video.La limpieza de las aspas se ejecuta mientras el compresor está funcionando para lograreliminar la costra. En estos momentos en la industria petroquímica se usan recubrimientosespeciales que proporcionan una superficie no adhesiva, un esfuerzo por evitar los depósitos enlas superficies de las aspas, trayendo como resultado el mejor funcionamiento y eficiencia delcompresor.Se considera de vital importancia la lubricación de los mecanismos, partes y agregados de loscompresores, lo que garantizara la eficiencia en el funcionamiento de los mismos, reduciendolas posibilidades de rotura y aumentando la longevidad de estos equipos.Hasta aquí hemos tratado las características de los distintos tipos de compresores.

Partes fundamentales de los compresores rotatorios.

Partes estacionarias.

_ Carcaza y tapas.

_ Sellos mecánicos.

_ Filtro de gás o aire.


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_ Enfriador de aceite. Partes moviles.

_ Rotor (paletas, tornillos, lóbulos

Puesta en marcha de los compresores reciprocantes o alternativos.

La puesta en marcha de un compresor contempla una serie de pasos que pueden serespecíficos para una determinada instalación.

Veamos a continuación, a modo de ejemplo, el caso de un compresor de gas de varios cilindros(pistones) y una etapa de compresión:

a) Inspeccione el estado mecánico del conjunto.

Verifique que el equipo no está tarjeteado.

b) Verifique el completamiento y estado de la instrumentación.

c) Compruebe el nivel de aceite del compresor, del equipo motriz y del reductor, así comola pureza de los lubricantes.

d) Purgue los antipulsadores de aspiración y descarga, eliminando el posible condensado:Esto incluye la tubería de aspiración y el filtro de gas.

e) Compruebe que el compresor se encuentra con los válvulas de

aspiración descargadas( calzadas) y el by – pass abierto.

f) Efectúe el barrido interno del compresor con gas inerte, presurícelo

de acuerdo a procedimiento que esté establecido. Compruebe la

hermeticidad del sistema.

g) Abra el agua de enfriamiento a los cilindros y enfriador (s) de aceite. Compruebe el valorde la presión y que el caudal es normal, así como la hermeticidad del sistema.

h) Compruebe el estado de las lámparas del cuadro de mando, presionando el interruptorde prueba; todas deberán encender.

i) Arranque la bomba auxiliar de lubricación y compruebe la presión de aceite, la caída depresión en el filtro y la hermeticidad del sistema.


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j) Arranque el compresor y manténgalo funcionando en vació hasta comprobar:

• Salida automática de la bomba de lubricación auxiliar y presión• Ausencia de ruidos y vibraciones anormales.• Indicaciones del panel de alarma y protección del conjunto.• Temperatura normal en los diferentes puntos.

k) Cierre el by –pass entre las tuberías de aspiración y descarga,abra las válvulas de bloqueo de la aspiración y de la descarga yobserve que las presiones se mantienen invariables.

l) Siguiendo el orden establecido, cargue las válvulas deaspiración de los cilindros progresivamente hasta obtener elcaudal requerido por el proceso.

Puesta en marcha de los compresores centrífugos.

Al igual que en los compresores alternativos, la puesta en marcha de un compresor centrífugocontempla acciones que dependen del tipo de máquina y del servicio que presta.Un ejemplo general, sería un compresor mutietapa de gas según describimos a continuación:

a) Inspeccione el estado mecánico del conjunto. Verifique que el equipo no estatarjeteado.

b) Verifique el completamiento y estado de la instrumentación.c) Compruebe el nivel de aceite en el tanque y púrguelo hasta eliminar contaminantes.d) Alinee las bombas de lubricación, filtro(s) y enfriadores – purgue éstos últimose) Compruebe el estado de las lámparas del cuadro de mando, presionando el interruptor

de prueba; todas deberán encender.

f) Arranque la bomba principal de lubricación, comprobando las presiones,caudales y hermeticidad del sistema.g) Ponga en calentamiento la turbo – bomba auxiliar de lubricación y compruebesu entrada automática al parar la bomba principal, así como la protección delconjunto por baja presión de lubricante.

h) Purgue la tubería de aspiración y cada una de las etapas de compresor hasta eliminartodo el condensado.

i) Ponga en servicio el sistema de vacío auxiliar de los sellos del eje del compresor.j) Prepare el equipo motriz y sus agregados y efectúe las pruebas establecidas de su

sistema de protección.k) Compruebe a mano el giro libre del conjunto.l) Abra las válvulas de bloqueo de la aspiración y descarga del compresor.

m) Aumente la velocidad y la carga al compresor hasta los valores requeridos por elproceso, cuidando que su punto de funcionamiento (presión y caudal) esté alejado del límitede bombeo, así como evitando las cercanías a las velocidades críticas de los rotores.n) Arranque el equipo motriz e inspeccione el conjunto para detectar, ruidos, vibraciones,salideros u otras anormalidades.o) Ponga en servicio el sistema principal de vacío a los sellos del compresor y saque deservicio el auxiliar.


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p) Abra el agua al enfriador de aceite hasta obtener la temperatura indicada de éste.controle el diferencial de presión del filtro de aceite.q) Ponga en servicio el sistema de líquido de lavado interno del compresor.

Reglas de cuidado durante el funcionamiento de los compresores.

Cuidados generales para todos los tipos de compresores.

a) Lea y registre con la periodicidad establecida todos los parámetros defuncionamiento, comparándolos con los normales.

b) Compruebe el nivel y calidad del lubricante, purgando el tanque, el filtro y el enfriadorhasta eliminar contaminantes (agua y/o sedimentos). Envié una muestra periódicamenteal laboratorio para confirmar su calidad.

c) Inspeccione el conjunto para detectar salideros, vibraciones, ruidos u otras condicionesanormales.

d) Evalúe periódicamente la cantidad de energía consumida por el equipo motriz: caudal devapor en la turbina o corriente en el motor eléctrico, comparándolas con situacionesiguales del proceso

Cuidados particulares para compresores alternativos de pistón.

a) Trate de detectar golpeteo en los cilindros, zonas calientes en éstos y en lasguías de las crucetas.

b) Verifique el correcto funcionamiento de las válvulas, evaluando su sonido característico yla homogeneidad de la temperatura de ellas.

c) Inspeccione las fugas por los sellos de los vástagos, palpando la tubería de desahogo.d) Inspeccione las fugas de lubricante por los rascadores de aceite de los vástagos.e) Purgue con la frecuencia establecida el condensado de los antipulsadores, línea deaspiración, filtro (s) de gas y enfriador(s) ínter etapa.f) Inspeccione el estado de fijación del compresor a los cimientos (base), así como elsoportamiento de las tuberías, enfriadores y agregadosg) Mantenga la presión de descarga y el caudal del compresor (punto de operación)

alejado de límite de bombeo.

Cuidados particulares para los compresores centrífugos.

a) Inspeccione el conjunto para detectar cambios en el sonido y nivel de vibraciones.b) Purgue periódicamente la carcasa de compresor y la tubería de aspiración.c) Controle el valor del vació (o la presión) a los sellos del eje del compresor.d) Controle la presión (caudal) del líquido de lavado del compresor (Si se aplica).


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e) Lea los instrumentos de medición del desplazamiento axial a los rotores (si se instalan).f) Mantenga la velocidad alejada de las velocidades críticas de los rotores del compresor y

del equipo motriz.g) Mantenga la presión de descarga y el caudal del compresor (punto de operación)

alejado del límite de bombeo.

EJERCICIOS. MODULO B. COMPRESORES.

EJERCICIO # 1 Conteste verdadero (v) o falso (f) según corresponda.

A) _ Un compresor es una máquina que está diseñada para incrementar la presión específicadel gas que está siendo comprimido.

B) _ El término simple efecto significa que la compresión ocurre justamente sobre las dos carasdel pistón.

C) _ Las dos principales clasificaciones de compresores aplican diferentes métodos deincrementar la presión.

D) _ Un compresor de doble efecto posee la misma cantidad de compresión que el compresorde simple acción.

EJERCICIO # 2Existen varios tipos de compresores de aire, los que responden a diferentes condiciones dediseño y de explotación, en consecuencia con las necesidades de la industria. Estoscompresores se dividen en 2 grandes grupos que son: ___________y _____________

EJERCICIO # 3

Liste 5 de los pasos a tener en cuenta durante la puesta en marcha de los compresores de aire.


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EJERCICIO # 4

Seleccione de la columna B la respuesta correcta.

Columna BA) Para la estructura de los compresores, lacarcaza, tapas, filtro de gás o aire, enfriadorde aceite y las tapas sonpartes______________

Móviles

B) Los compresores de paleta deslizantesson compresores de desplazamiento__________ con un solo eje. Positivo

C) Para la estructura de los compresores, elrotor (paletas, tornillo, lóbulos) son partes_____________

Estacionarias

No Positivo

EJERCICIO # 5

Los compresores de desplazamiento positivo son básicamente un recipiente sellado.

Explique las 3 formas que se conocen para incrementar la presión en un recipiente sellado.

EJERCICIO # 6.Liste las reglas de cuidados validas para todos los tipos de compresores.


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TOPICO C. Regularidades sobre los ventiladores industriales.

Objetivos:

1.- Describir el principio de funcionamiento de los ventiladores industriales.

2.- Identificar los tipos y partes componentes de los ventiladores industriales.

3.- Listar los posibles defectos que pueden ocurrir durante el funcionamiento de losventiladores, sus causas y formas de corrección.

Ventiladores.INTRODUCCION.

Los ventiladores son equipos muy importantes en cualquier centro industrial, comercial oresidencial. Como Operador industrial es fundamental que conozca sus principios defuncionamiento para que pueda detectar los problemas de funcionamiento una vez que este seapuesto en servicio. Una vez detectados dichos problemas, su responsabilidad radica en aislarde forma segura el ventilador y luego hacer las reparaciones necesarias con un mínimo decosto y de parada.

La mayoría de las plantas industriales y edificaciones necesitan mover de forma eficiente el gasy el aire usando ventiladores.

– Ventiladores para mover el aire en la industria.

La información acerca de los ventiladores le será muy valiosa durante su explotación si conocelas diferencias básicas de diseño, la construcción, la aplicación y el funcionamiento de estos,podrá satisfactoriamente detectar los problemas y solucionarlos. Su habilidad de mantener losventiladores funcionando de forma eficiente es de extrema importancia para la compañía en laque labora. La operación eficiente de los ventiladores depende de sus conocimientos, losprocedimientos y programas de mantenimiento. Los programas de mantenimiento de losventiladores están elaborados con el objetivo de lograr un costo efectivo, lo que dicho en otraspalabras significa, operar los ventiladores con la menor cantidad de dinero.


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Principio de Funcionamiento de los Ventiladores

Principio de Circulación del Gas/ AireLa energía se le suministra al aire/ gas con ventiladores en forma de energía de presión. Estaes una presión pequeña que requiere ser medida con un instrumento especial de presiónllamado manómetro. Existen tres tipos de presiones desarrolladas por ventiladores: la presiónestática, la de velocidad y la total. Las presiones se pueden leer en el manómetro, de acuerdo acomo este se conecte al canal de salida.

– Manómetro usado para medir la presión ligeramente por encima y por debajo de laatmosférica.

.

La presión estática es la presión que el aire ejerce sobre las paredes internas de la tubería.Esto es similar a un fluido hidráulico bajo presión dentro de un tubo. La presión estática puedeser leída conectando el manómetro a la tubería de descarga del ventilador en ángulo recto conla pared de la misma, como se muestra en la Figura A.

La presión de velocidad es la presión por encima y por debajo de la presión estática. Estapresión es provocada por el impacto del aire que circula por la tubería y es percibida sólo porlas superficies con las que el aire realmente hace contacto.

La presión adicional de la segunda de las vistas antes expuestas (Figura B) muestra la presiónde velocidad. Esta presión se puede medir conectando en uno de los extremos un manómetroen ángulo recto con la pared de la tubería mientras el otro tiene la abertura en sentido del flujode aire, como se muestra en la Figura C.


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Figura A – Manómetro conectado a la tubería del ventilador para leer la presiónestática.

Figura B – Cómo la presión de velocidad afecta la paleta (alabe) metálica en el conducto. En lavista superior no existe flujo de aire, la inferior muestra la presión de velocidad haciendocontacto con la paleta metálica estacionaria que desvía la presión.


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Figura C – Conexión del manómetro que se utiliza para medir la presión de velocidad.

La presión total se obtiene adicionándole la presión de velocidad a la estática, como se muestraen la Figura D.

CONDUCTO

Fluido de aire

PRESION TOTAL

SAL

IDA

DE

LV

EN

TIL

AD

OR Regulador de

tiro abierto

Pizarra delmanómetro

Presión total(Se arriva excluyendo elcontraefecto de la presiónestática)

Figura D – Conexión del manómetro a la tubería del ventilador para medir la presión total.


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Tipos de ventiladores.

Todos los equipos de los sistemas de ventilación se encuentran comprendidos dentro detres grandes grupos:

_Ventiladores centrífugos.

_ Ventiladores de flujo axial

_Ventiladores de flujo mixto.

Ventiladores Centrífugos

En los ventiladores centrífugos, el aire circula por el impulsor de forma radial (Figura E). Estosventiladores se clasifican de acuerdo a la forma y al diseño de las aspas del impulsor. Estaspueden ser radiales convencionales, curvas hacia delante (FC) o inclinadas hacia atrás (BI) conentrada aerodinámica.

Figura E – Ventilador con flujo radial.

Los ventiladores centrífugos están formados por un elemento rotatorio, una voluta estacionaria(carcasa), un pedestal en el que se montan los componentes, las pantallas de entrada y losamortiguadores o las paletas guías. Los ventiladores de flujo radial usan el mismo principio deoperación de los compresores centrífugos. El eje es soportado por rodamientos que apoyan elimpulsor con configuración voladiza o entre los rodamientos.

Los ventiladores de succión simple grandes, generalmente se montan en rodamientos de rodilloesférico de doble pista.El eje también tiene un dispositivo que permite que se apliquen las fuerzas de accionamiento,por ejemplo poleas con correas en V o acoplamientos de accionamiento.


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El aire filtrado entra al cuello del impulsor rotatorio paralelo al eje. Las aspas del impulsorenvían el aire forzado a la base de las aspas de los canales de las paletas debido a las fuerzascentrífugas. Según el aire se mueve hacia la salida del canal de la paleta, la velocidad delmismo aumenta debido a las fuerzas centrífugas. Este aire de gran velocidad es luegodescargado en la voluta de forma tangencial donde cambia bruscamente su dirección y pierdevelocidad.La energía de la presión de alta velocidad del aire se convierte en presión estática dentro de lahélice. Esta tiene una cámara recolectora con forma de voluta la que gradualmente aumenta suárea transversal en sentido al flujo del aire. Esta presión se desarrolla en el ventilador de lamisma forma que ocurre en una bomba centrífuga, la diferencia radica en que el aire es muchomás liviano y la presión del mismo mucho menor.

Ventiladores con Flujo Axial

El flujo del aire en los ventiladores axiales es paralelo al eje que acciona el ventilador (Figura F).

Los ventiladores axiales tienen las aspas con la forma de las propelas de los botes o de lasaeronaves. Este tipo de ventiladores se clasifica de acuerdo a la función para la que ha sidodiseñado. Existen tres tipos generales, los de tubo axial, los de paleta axial y los de propela.

Figura F – Ventilador con flujo axial.

Ventiladores de Flujo Mixto

Este ventilador relativamente poco frecuente usa la combinación del flujo axial y radial motivopor el que se le llama ventilador de flujo mixto (Figura G).


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Figura G – Ventilador de flujo mixto.

Los ventiladores pueden colocarse en serie o en paralelo.

Los ventiladores en serie se usan para incrementar las presiones de salida con dos etapas en laque el primer ventilador entrega sus descargas en la succión del ventilador de la segundaetapa. Esta presión de descarga del ventilador de la primera etapa es reforzada por elventilador de la segunda etapa (Figura H).

Figura H – Ventiladores centrífugos de alta presión, en serie.

Los ventiladores colocados en paralelo se usan donde el ventilador auxiliar o de repuesto(Figura J(a)) se necesita para situaciones de emergencia en los sistemas de ventilaciónimportante o de proceso. La salida del ventilador de repuesto en paralelo se desconectacerrando los amortiguadores de salida para evitar el flujo invertido (Figura J(b)).


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Figura J – Ventiladores centrífugos en paralelo.

Durante el funcionamiento de los ventiladores se pueden presentar diversos problemasprovocados por factores operacionales o funcionales.

En la siguiente tabla, se relacionan problemas que pueden presentarse, causas y modos desolución.

Problema Causas del Problema Solución

Golpeteo Unidad fuera de tiempo

Deformación debido al montajeincorrecto o deformación en eltubo

Excesivo diferencial de presión.

Engranajes desgastados

Rodamientos desgastados

Carcasa del rodamientodesgastada

Re-cronometre el tiempo.

Inspecciones la alineación del montajey elimine las causas de la deformaciónen el tubo.

Inspeccione la válvula de alivio yverifique en busca de obstrucciones.

Sustituya los engranajes de control detiempo.Sustituya los rodamientos.

Inspecciones el ajuste de losrodamientos en las placas extremos.


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Problema Causas del Problema SoluciónExcesivatemperaturade losventiladores

Mucho aceite en la carcasa delengranaje o en la tapa deaccionamiento.

Muy baja velocidad deoperación.

Filtro de entrada o silenciadorbloqueado.

Excesivo diferencial de presión.

Espacios del impulsor corridos.

Reducir el aceite hasta el nivelcorrecto.

Incrementar la velocidad del ventilador.

Eliminar las causas de la restricción.

Eliminar la presión del diferencial en elventilador.

Reparar o reemplazar los impulsores.

Impulsorobstruido

Insuficiente espacio en elensamblaje

Deformación de la estructura/caja.

Excesiva presión de operación.

Excesiva temperatura deoperación.

Corregir del espacio.

Inspeccionar el montaje y ladeformación.

Eliminar la causa.

Eliminar la causa.

Déficit devolumen

Deslizamiento de las correas

Espacios corridos

Ajustar las correas.

Reestablecer el espacio correcto.Desgasteexcesivo delosrodamientos yengranajes.

Lubricación deficiente. Corregir el nivel de aceite.

Pérdida deaceite.

Obstrucción en la placa extremo,en la caja de engranajes o en losrespiraderos de la tapa deaccionamiento.Sello desgastado

Limpiar los respiraderos.

Reemplazar el sello.


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EJERCICIOS: MODULO. C. VENTILADORES.

Ejercicio #.1 marque con una cruz(x) las afirmaciones que considere correctas.

a) __ Durante el funcionamiento de los ventiladores la responsabilidad de los operadores,radica en aislar de forma segura el ventilador y luego se realizaran las operaciones dereparaciones necesarias por parte del personal de mantenimiento.b) __ El principio de funcionamiento de los ventiladores se basa en suministrar energía enforma de presión al aire/gas a través de ventiladores.c) __ La energía que a través de los ventiladores se le suministra al aire/gas requiere de unaalta presión.

Ejercicio # 2

Complete los espacios en blanco.Existen tres tipos de presiones desarrolladas por los ventiladores, estas son:

- presión______________

- presión______________

- presión______________

Ejercicio # 3

Seleccione de la columna B las respuestas correctas.

A Ba. Tipo de ventilador que se usa para

incrementar la presión de salida utilizandodos etapas.

__ventilador centrifugo

b. Instrumento que se utiliza para medirpresiones en los ventiladores

__ ventilador en serie

c. Ventilador donde el aire circula por elimpulsor de forma radial. __ ventilador axial

__ manómetro


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Ejercicio # 4.Durante el funcionamiento de los ventiladores se pueden presentar un grupo de problemasprovocados por causas operacionales o funcionales.Asigne a cada uno de los problemas que a continuación se le presentan las causas y formas desolución que le deben acompañan.

PROBLEMA CAUSAS DELPROBLEMA

SOLUCION

a) Excesiva temperaturade los ventiladores.

Unidad fuera de tiempo ()

Corregir el nivel deaceite.

( )b) Impulsor obstruido. Espacios del impulsor

corridos. ( )Reemplazar el sello.( )

c) Desgaste excesivo delos rodamientos yengranajes.

Insuficiente espacio enel ensamblaje. ( )

Corregir espacio deensamblaje. ( )

d) Pérdida de aceite. Lubricación deficiente. ()

Re-cronometree eltiempo. ( )

e) Golpeteo y ruidoanormal.

Sello desgastado. ( ) Reparar o reemplazarlos impulsores. ( )

Ejercicio # 5.¿Como se obtiene el valor de la presión total en un ventilador?

Ejercicio # 6.Explique como se realiza la medición de la presión estática en un ventilador.


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TOPICO D. Regularidades sobre los sopladores de aire.

Objetivos:

1.- Describir el principio de funcionamiento de los sopladores de aire.2.- Identificar los tipos de sopladores de aire existentes.

Introducción:Los sopladores de aire son equipos encargados de suministrar al proceso altos volúmenes deaire a bajas presiones.Existen sopladores de aire con una amplia variedad de dimensiones con el objetivo deacomodar los requisitos de volumen y de presión. La mayoría de los sopladores son de simpleetapa, aunque también se pueden utilizar los multi-etapas, específicamente cuando serequieren altos volúmenes y presión de aire en el sistema.

Los sopladores de aire son equipos que se utilizan generalmente en la industria con la finalidadde inyectar aire a los hornos, con el objetivo de potenciar la combustión en los mismos, pararefrigerar las partes de los equipos donde se eleva la temperatura debido al régimen de trabajoa que se encuentran expuestos, además se usan para soplar aire en lugares de trabajo de difícilacceso(confinados) donde existen bajos niveles de aire puro; así como para expulsar el aireviciado y los vapores que se generan en algunos puestos de trabajo.

Tipos de sopladores de aire.

Existen varios tipos de sopladores de aire los que se seleccionan teniendo en cuenta su diseñoy los beneficios que se necesitan que estos nos aporten. Los sopladores de aire mas difundidosen la industria son:

- Sopladores de lóbulos.- Sopladores centrífugos.

Los sopladores de lóbulos pueden ser de tres diseños:- De dos lóbulos.- De tres lóbulos.- De lóbulo helicoidal.

Soplador de dos lóbulos.

Los sopladores de dos lóbulos están formados por impulsores idénticos en forma de ocho quegiran en el interior de una estructura. Los impulsores giran en sentido contrario y mantienen susposiciones similares unos a otros con el uso de los engranajes de cronometraje de tiempo.Según el lóbulo rota este atrapa un determinado volumen de aire entre el lóbulo y la pared de laenvoltura, a medida que pasa la entrada; este volumen es conducido a la salida de descargadesde donde pasa al sistema.


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Entrada Descarga

Soplador de dos lóbulos.

Soplador de tres lóbulos.

Los lóbulos del soplador de tres lóbulos están dispuestos a 120 grados uno del otro. La ventajadel soplador de tres lóbulos es que suministra un aire con menos pulsos que el soplador de doslóbulos. Los sopladores de tres lóbulos se encuentran con más frecuencia en equipos queutilizan motores y el aire interviene en el proceso de la combustión y en el enfriamiento delmotor.

Corte del LóbuloHelicoidal

Corte delLóbulo Recto

Los sopladores helicoidales de lóbulo puede tener dos o tres lóbulos machos, o puede tener unrotor macho con tres lóbulos engranados con un rotor hembra con cuatro estrías, muy parecidoal compresor con tornillo sin fin rotatorio

Soplador de lóbulo helicoidal.

Debido a la acción del engranaje de los lóbulos, se pueden lograr presiones de descargasmayores y de forma uniforme y constante. Los puertos de descarga y entrada minimizan laturbulencia para proporcionar una descarga eficiente y libre de choques.


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Sopladores centrífugos.

Los sopladores centrífugos se encargan de aspirar el aire de la atmósfera, succionarlo y hacerlollegar a los impulsores (impelentes), desde donde pasan a la descarga y finalmente al sistemacon volúmenes incrementados.

Los sopladores centrífugos se utilizan con mucha frecuencia en la industria para la inyección delaire que refrigera los motores de los compresores y otros equipos dinámicos; así como para elenfriamiento de los gases que adquieren altas temperaturas durante la compresión.Estos sopladores pueden ser de una etapa o multi-etapa y se selecciona uno u otro tipo endependencia de los volúmenes de aire necesitados.

Diferencias entre ventiladores, sopladores y compresores.

Las principales diferencias entre estos equipos se centran en su construcción física y laspresiones de operación que desarrollan los mismos

Un ventilador es diseñado para operar a contra presiones estáticas hasta 2 psi ; pero laspresiones típicas de operación para los ventiladores son desde 0 hasta 0.21psi.

Los sopladores son equipos capaces de mover el aire (gas), a presiones que fluctúan desde 2hasta 10 psi.

Los compresores son equipos destinados a desarrollar altas presiones (pueden alcanzarpresiones de hasta miles de psi).


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Los sopladores de aire se diferencian de los compresores, además de las presiones quedesarrollan cada uno de ellos en que los sopladores de aire no comprimen aire/gas, ya que ensu diseño no se incluyen válvulas que le posibiliten el proceso de compresión.

EJERCICIOS. MODULO D. SOPLADORES.

EJERCICIOS DE SOPLADORES.

1.- Marque con una(x) las respuestas correctas.

Los sopladores de aire son equipos que se utilizan en la industria con la finalidad de:a) ____ Inyectar aire a los hornos para potencial la combustión.

b) ____ Refrigerar las partes de equipos donde la temperatura se eleva debido al régimen de trabajo.

C) ____ Soplar aire en lugares de trabajo de difícil acceso.

d) ____ Expulsar vapores y aire viciado que se generan en algunos puestos de trabajo.

e) ____ Succionar, comprimir e inyectar aire a los sistemas de trabajo.

f) ____ Se utilizan para situaciones de emergencia en los sistemas de ventilación.

2.- Completar los espacios en blanco.

Los tipos de sopladores de aire que mas comúnmente se utilizan en la industria son lossopladores______________ y los sopladores___________________.

3.- Responda verdadero (v) o falso (f) según convenga.

a) __ Las principales diferencias entre los sopladores, compresores y ventiladores se centran en suconstrucción física y las presiones de operación que desarrollan los mismos.b) __ Los sopladores de aire poseen similitudes en su funcionamiento con los compresores, con ladiferencia que el soplador no comprimen.c) ___ Los sopladores de aire se fabrican de una etapa o multi-etapa independientemente de losvolúmenes de aire necesitados.d) ___ Los sopladores de aire son equipos encargados de suministrar al proceso altos volúmenes deaire a bajas presiones.

4.-Seleccione la respuesta correcta.

Los sopladores de aire son equipos capaces de mover el aire (gas) a presiones que fluctúan entre:


1

a) ____ Entre 0 hasta 0,21 Psi.

b) ____ Desde 2 hasta 10 Psi.

c) ____ Pueden alcanzar presiones de hasta miles de Psi.

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