CICLO TERMODINAMICO DE LAS TURBINAS DE GAS El modelo termodinmico de las turbinas de gas se fundamenta en el ciclo de Brayton. A pesar de que se generaliza como ciclo termodinmico, en realidad el fluido de trabajo no cumple un ciclo completo en las turbinas de gas ya que este finaliza con una composicin o en un estado diferente al que tena cuando inici los procesos. Algunos autores como Sonntag, Borgnakke y Van Wylen (5), clasifican los procesos de una turbina a gas como de ciclo abierto. Las turbinas de gas de ciclo abierto simple utilizan una cmara de combustin interna para suministrar calor al fluido de trabajo y las turbinas de gas de ciclo cerrado simple utilizan un proceso de transferencia para agregar o remover calor del fluido de trabajo.El ciclo bsico de Brayton en condiciones ideales est compuesto por cuatro procesos:1-2. Compresin isentrpica en un compresor.2-3. Adicin de calor al fluido de trabajo a presin constante en un intercambiador de calor o una cmara de combustin.3-4. Expansin isentrpica en una turbina.4-5. Remocin de calor del fluido de trabajo a presin constante en un intercambiador de calor o en la atmsfera.

Ciclo termodinmico bsico de las turbinas de gas.

En el ciclo Brayton, el trabajo neto realizado por unidad de masa es la diferencia entre el trabajo obtenido en la expansin y el trabajo invertido en la compresin, es decir:

Para un gas ideal, el trabajo neto puede escribirse como:

y el calor de adicin por unidad de masa ser:

Al igual que en el ciclo Ranking, la eficiencia trmica del ciclo Brayton es la relacin entre el trabajo neto desarrollado y el calor adicionado:

La eficiencia trmica del ciclo Brayton para un gas ideal puede escribirse como:

(1, Pg. 262)

En la figura se muestra una representacin esquemtica del ciclo Brayton.

(Haga click sobre la grfica para verla en tamao completo)

Una turbina de gas, es una turbomquina motora, cuyo fluido de trabajo es un gas. Como la compresibilidad de los gases no puede ser despreciada, las turbinas a gas son turbomquinas trmicas. Comnmente se habla de las turbinas a gas por separado de las turbinas ya que, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso, sus caractersticas de diseo son diferentes, y, cuando en estos trminos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en cambio cuando se habla de vapores s.Las turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeracin. Es comn en el lenguaje cotidiano referirse a los motores de los aviones como turbinas, pero esto es un error conceptual, ya que stos son turborreactores los cuales son mquinas que, entre otras cosas, contienen una turbina de gas.INTRODUCCINEl presente trabajo tiene como finalidad ampliar mis conocimientos sobre las bombas centrfugas, rotativas, reciprocantes, turbinas y compresores.Las bombas son maquinas hidrulicas donde se transfiere energa del rotor al fluido, produciendo una conversin de energa cintica de presin.Por su parte las bombas centrfugas, tambin denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio que esta sumergido en el lquido.El lquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presin. Tambin encontraremos sus tipos, caractersticas. De igual formo se investigara sobre las turbinas y compresores su utilidad y que son dentro de la tecnologa mecnica.Durante la realizacin del mismo se explicara de manera ms detallada y especfica los puntos antes mencionados, sus aplicaciones y la importancia que tiene para la mecnica, de igual forma se dejaran claro cuales son los elementos que hacen que estos sean de gran utilidad.BOMBASAntes de explicar las bombas centrfugas es importante conocer que son las bombas.Una bomba es una maquina hidrulica donde la transferencia de energa es del rotor al fluido, produciendo una conversin de energa cintica de presin.BOMBAS CENTRFUGAS Las bombas centrfugas, tambin denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el lquido. El lquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presin. El rotor tambin proporciona al lquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presin en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presin pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de gua para reducir poco a poco la velocidad del lquido. En las bombas de baja presin, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad. El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de lquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una vlvula de retencin en el conducto de succin, que mantiene el lquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta vlvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo lquido desde una fuente externa, como el depsito de salida. Por lo general, las bombas centrfugas tienen una vlvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presin.En el caso de flujos bajos y altas presiones, la accin del rotor es en gran medida radial. En flujos ms elevados y presiones de salida menores, la direccin de flujo en el interior de la bomba es ms paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor acta como una hlice. La transicin de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.Los tipos de bombas centrifugas: Volute Diffuser Regenerative-turbine Vertical-turbine mixed-flow axial-flow (propeller)Estos seis tipos de bombas centrifugas, pueden ser Single-stage o multi-stage. Caractersticas de la Bombas CentrifugasLa figura muestra la seccin axial de un compresor centrfugo de tres escalonamientos de presin, con las denominaciones de los diferentes elementos de que est constituida la mquina.A Cubierta inferiorB Cubierta superiorC Tapa del cojineteD Mitad inferior del cojineteE Mitad superior del cojineteF Tapa del agujero de engraseG Anillo de engraseH Anillo de retencin de aceiteI RodeteJ Tuerca del rodeteK rbolL Manguito del rbolM Tapa del prensaestopas (mitad)N Pernos del prensaestopasO Aros de cierre de la cubiertaP Aros de cierre del rodeteQ Anillo linternaR Platos de acoplamientoS Collar de empujeR Pernos y tuercas del acoplamientoU Bujes del acoplamientoV Extremo de la caja prensaestopasBOMBAS ROTATORIASEn resumen una bomba rotatoria, es una maquina de desplazamiento positivo, dotada de movimiento rotativo.Estas bombas se clasifican en dos grupos:1. Segn el rgano desplazadorMaquinas de mbolosMaquinas de engranajesMaquinas de paletas1. Segn la variedad del CaudalMaquinas de desplazamiento fijoMaquinas de desplazamiento variableTipos de bombas rotatorias1. Bomba de leva y pistn1. Bomba de engranajes exteriores1. Bomba de dos lbulos1. Bomba de tres lbulos1. Bomba de cuatro lbulos1. Bomba de tornillo simple1. Bomba de doble tornillo1. Bomba de triple tornillo1. Bomba de paletas oscilantes1. Bomba de paletas deslizantes1. Bomba de bloque deslizanteTURBINASSe denomina turbina al motor rotativo que convierte en energa mecnica la energa de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje para proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico o una hlice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidrulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustin. Hoy la mayor parte de la energa elctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energa elctrica se llaman turbinas de viento. Tipos de Turbinas:1. Turbinas Hidrulicas1. Turbinas de Vapor1. Turbinas Elicas1. Turbinas de CombustinTurbinas Hidrulicas: El tipo ms antiguo y ms simple de turbina hidrulica es la rueda hidrulica, utilizada por primera vez en Grecia y empleada durante la antigedad y la edad media para moler cereales. Consista en un eje vertical con un conjunto de aspas o palas radiales situadas en una corriente de agua a gran velocidad. La potencia de la rueda era de unos 0,5 caballos de vapor (CV). La rueda hidrulica horizontal (o sea, un eje horizontal conectado a una rueda de palas vertical), descrita por primera vez por el arquitecto e ingeniero romano Vitrubio en el siglo Ia.C., tena el segmento inferior de la rueda de palas insertada en la corriente, y actuaba como una rueda hidrulica de empuje inferior. Hacia el siglo II d.C. se empez a utilizar en las regiones montaosas la rueda hidrulica de empuje superior. En este caso, el agua se verta sobre las palas desde arriba, y se obtena energa adicional de la inercia del agua en su cada. En la edad media la potencia mxima de la rueda, fabricada con madera, aument de 3 a 50CV. La transicin de la rueda hidrulica a la turbina es sobre todo semntica. El primer intento de formular la base terica para el diseo de ruedas hidrulicas en el siglo XVIII corresponde al ingeniero civil britnico John Smeaton, que demostr que la rueda de empuje superior era ms eficaz. Sin embargo, el ingeniero militar francs Jean Vctor Poncelet dise una rueda de empuje inferior cuyas palas curvadas aumentaban el rendimiento casi un 70%. El uso de esta mquina se extendi rpidamente. Otro ingeniero militar francs, Claude Burdin, invent el trmino turbina, como parte de un anlisis terico en que se daba una gran importancia a la velocidad de rotacin. Benoit Fourneyron, un alumno de Burdin en la Escuela de Minera de Saint tienne, dise y construy ruedas que alcanzaban velocidades de rotacin de 60rpm (revoluciones por minuto) o ms y que proporcionaban hasta 50CV en las factoras metalrgicas francesas. Por ltimo, Fourneyron construy turbinas que trabajaban a 2.300rpm, desarrollando 60CV y un rendimiento de ms del 80%.A pesar de esta eficiencia excepcional, la turbina de Fourneyron tena algunos inconvenientes causados por el flujo centrfugo del agua que la atravesaba. Esto provocaba problemas si se reduca el flujo de agua o su carga. El ingeniero estadounidense nacido en Gran Bretaa James B. Francis dise una turbina en la que el flujo se produca hacia el interior. La llamada turbina de reaccin o turbina Francis se convirti en la turbina hidrulica ms utilizada con presiones de agua, o alturas de cada, equivalentes a una columna de agua de 10 a 100m. Este tipo de turbina funciona debido a la expansin del agua mientras fluye a travs de los espacios entre las palas, lo que produce una fuerza neta, o reaccin, con un componente tangencial que pone la rueda en movimiento. La rueda Pelton, cuyo nombre proviene del ingeniero estadounidense Lester Allen Pelton, se empez a aplicar durante la segunda mitad del siglo XIX, en instalaciones donde la presin del agua era equivalente a una columna de agua de entre 90 y 900m. En este tipo de turbinas, el agua se conduce desde un depsito a gran altura a travs de un canal o una conduccin forzada hasta una boquilla eyectora que convierte la energa cintica del agua en un chorro a presin. Dado que la accin de la rueda Pelton depende del impulso del chorro sobre ella, en lugar de la reaccin del agua en expansin, este tipo de turbina se denomina tambin turbina de accin. El aumento de las necesidades de energa hidroelctrica durante los albores del siglo XX puso de manifiesto la necesidad de turbinas que pudieran aprovechar cadas de agua de 3 a 9m, que se podran utilizar en muchos ros construyendo pequeos embalses de agua. En 1913, el ingeniero austriaco Vctor Kaplan plante por primera vez la turbina de hlice, que acta al contrario que la hlice de un barco. Kaplan mejor la turbina haciendo que las palas pudieran pivotar sobre su eje. Los distintos ngulos de las palas aumentaban el rendimiento ajustando el ngulo al volumen de la cada de agua. Para mantener una salida constante de voltaje en una instalacin hidroelctrica, la velocidad de la turbina se debe mantener constante, independientemente de las variaciones de la presin del agua que las mueve. Esto requiere gran nmero de controles que, tanto en la turbina de Francis como en la de Kaplan, varan el ngulo de las palas. En las instalaciones de ruedas Pelton, el flujo del agua se controla abriendo y cerrando las boquillas eyectoras. En este caso, se utiliza una boquilla de derivacin de descarga, dado que los cambios rpidos de corriente en canales de cada largos podran producir aumentos repentinos en la presin, llamados martillos de agua, que pueden ser muy dainos. Con estos ajustes, se mantiene constante el flujo de agua a travs de las boquillas. Para ello se cierran las boquillas de descarga, lo que se hace con mucha lentitud para evitar martillos de agua. Avances en el Diseo de las Turbinas Hidrulicas:La tendencia en las turbinas hidrulicas modernas es utilizar cadas mayores y mquinas ms grandes. Segn el tamao de la unidad, las turbinas Kaplan se emplean en cadas de unos 60m, y en el caso de las turbinas Francis de hasta 610m. La instalacin de cada ms alta del mundo (1.770m) se encuentra en Reisseck, en Austria, y las turbinas ms grandes del mundo estn en una planta generadora de la presa de Itaip, entre Paraguay y Brasil, donde se utilizan 18 turbinas de tipo Francis de 700 megavatios (MW) de potencia cada una, que consiguen un total de 12.600MW. Muchas de las pequeas instalaciones en presas construidas antes de 1930 han sido abandonadas debido a su alto coste de mantenimiento y la mano de obra que requieren. Sin embargo, el aumento de los costos de los combustibles fsiles ha hecho volver la mirada hacia este tipo de sistemas de poca cada. Con el desarrollo de turbinas de hlice normalizadas con ejes casi horizontales, las instalaciones pequeas han recuperado su atractivo original. Se han diseado turbinas que actan como bombas cuando funcionan a la inversa, invirtiendo el generador elctrico para que funcione como un motor. Dado que no es posible almacenar la energa elctrica de forma econmica, este tipo de bombas turbina se utiliza para bombear agua hacia los embalses, aprovechando la energa elctrica generada por las centrales nucleares y trmicas durante las horas de poco consumo. El agua embalsada se emplea de nuevo para generar energa elctrica durante las horas de consumo elevado. En los ltimos aos se han desarrollado turbinas para cadas de hasta 600m y con capacidades de ms de 400MW. Turbinas de Vapor: El xito obtenido con las turbinas de agua condujo a utilizar el principio de la turbina para extraer energa del vapor de agua. Mientras que la mquina de vapor de vaivn desarrollada por el inventor e ingeniero escocs James Watt utilizaba la presin del vapor, la turbina consigue mejores rendimientos al utilizar tambin la energa cintica de ste. La turbina puede ser ms pequea, ms ligera y ms barata que una mquina de vapor de vaivn de la misma potencia, y puede ser de un tamao mucho mayor que las mquinas de vapor convencionales. Desde el punto de vista de la mecnica, tiene la ventaja de producir directamente un movimiento giratorio sin necesidad de una manivela o algn otro medio de convertir la energa de vaivn en energa rotatoria. Como resultado de ello, la turbina de vapor ha reemplazado a las mquinas de vaivn en las centrales generadoras de energa elctrica, y tambin se utiliza como una forma de propulsin a chorro. Las turbinas de vapor se utilizan en la generacin de energa elctrica de origen nuclear y en la propulsin de los buques con energa nuclear. En las aplicaciones de cogeneracin que requieran tanto calor (el utilizado en un proceso industrial) como electricidad, se genera vapor a altas presiones en una caldera y se extrae desde la turbina a la temperatura y la presin que necesita el proceso industrial. Las turbinas de vapor se pueden utilizar en ciclos (escalones) combinados con un generador de vapor que recupera el calor que se perdera. Las unidades industriales se utilizan para poner en movimiento mquinas, bombas, compresores y generadores elctricos. La potencia que se obtiene puede ser de hasta 1.300MW. La turbina de vapor no fue inventada por una nica persona, sino que fue el resultado del trabajo de un grupo de inventores a finales del siglo XIX. Algunos de los participantes ms notables en este desarrollo fueron el britnico Charles Algernon Parsons y el sueco Carl Gustaf Patrik de Laval. Parsons fue responsable del denominado principio de escalones, mediante el cual el vapor se expanda en varias fases, aprovechndose su energa en cada una de ellas. De Laval fue el primero en disear chorros y palas adecuados para el uso eficiente de la expansin del vapor. Funcionamiento de la turbina de vapor: El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinmico que expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energa interna. Esta reduccin de la energa interna se transforma en energa mecnica por la aceleracin de las partculas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energa. Cuando el vapor se expande, la reduccin de su energa interna en 400caloras puede producir un aumento de la velocidad de las partculas a unos 2.900km/h. A estas velocidades la energa disponible es muy elevada, a pesar de que las partculas son extremadamente ligeras. Si bien estn diseadas de dos formas diferentes, las partes fundamentales de las turbinas de vapor son similares. Consisten en boquillas o chorros a travs de los que pasa el vapor en expansin, descendiendo la temperatura y ganando energa cintica, y palas sobre las que acta la presin de las partculas de vapor a alta velocidad. La disposicin de los chorros y las palas depende del tipo de turbina. Adems de estos dos componentes bsicos, las turbinas cuentan con ruedas o tambores sobre los que estn montadas las palas, un eje para las ruedas o los tambores, una carcasa exterior que retiene el vapor dentro de la zona de la turbina, y varios componentes adicionales como dispositivos de lubricacin y controladores. Tipos de turbina de vapor La forma ms sencilla de turbina de vapor es la denominada turbina de accin, en la que los chorros de la turbina estn sujetos a un punto dentro de la carcasa de la turbina, y las palas estn dispuestas en los bordes de ruedas que giran alrededor de un eje central. El vapor pasa a travs de las boquillas y alcanza las palas. stas absorben una parte de la energa cintica del vapor en expansin, lo que hace girar la rueda y con ella el eje al que est unida. La turbina est diseada de forma que el vapor que entra por un extremo de la misma se expande a travs de una serie de boquillas hasta que ha perdido la mayor parte de su energa interna. En la turbina de reaccin la energa mecnica se obtiene de la aceleracin del vapor en expansin. Las turbinas de este tipo cuentan con dos grupos de palas, unas mviles y las otras fijas. Las palas estn colocadas de forma que cada par acta como una boquilla a travs de la cual pasa el vapor mientras se expande. Las palas de las turbinas de reaccin suelen montarse en un tambor en lugar de una rueda. El tambor acta como eje de la turbina. Para que la energa del vapor se utilice eficientemente en ambos tipos de turbina, es necesario utilizar varios escalones en cada uno de los cuales se convierte en energa cintica una parte de la energa trmica del vapor. Si se hiciera toda la conversin de los dos tipos de energa en un solo escaln, la velocidad rotatoria de la rueda sera excesiva. Por lo general, se utilizan ms escalones en las turbinas de reaccin que en las turbinas de accin. Se puede comprobar que, con el mismo dimetro y la misma cantidad de energa, la turbina de reaccin necesita el doble de escalones para obtener un rendimiento mximo. Las turbinas ms grandes, que normalmente son de accin, emplean hasta cierto grado la reaccin al principio del recorrido del vapor para que el flujo de vapor sea eficaz. Muchas de las turbinas de reaccin utilizan primero un escaln de control de accin, lo que reduce el nmero de escalones necesarios. A causa del aumento de volumen del vapor cuando se expande, es necesario aumentar en cada escaln el tamao de las aberturas a travs de las cuales pasa el vapor. Durante el diseo real de las turbinas, este aumento se consigue alargando las palas de un escaln a otro y aumentando el dimetro del tambor o la rueda a la que estn acopladas las palas. Tambin se agregan dos o ms secciones de turbina en paralelo. Como resultado de esto, una turbina industrial pequea puede ser prcticamente cnica, con el dimetro ms pequeo en el extremo de entrada, de mayor presin, y el dimetro mayor en el extremo de salida. Las grandes turbinas de una central elctrica nuclear pueden tener cuatro rotores con una seccin de alta presin con flujo doble, seguida de tres secciones de baja presin y flujo doble. Las turbinas de vapor son mquinas simples que tienen prcticamente una sola parte mvil, el rotor. Sin embargo, requieren algunos componentes auxiliares para funcionar: cojinetes de contacto plano para sostener el eje, cojinetes de empuje para mantener la posicin axial del eje, un sistema de lubricacin de los cojinetes y un sistema de estanqueidad que impide que el vapor salga de la turbina y que el aire entre en ella. La velocidad de rotacin se controla con vlvulas en la admisin de vapor de la mquina. La cada de presin en las palas produce adems una fuerza axial considerable en las palas mviles, lo que se suele compensar con un pistn de equilibrado, que crea a su vez un empuje en sentido opuesto al del vapor. La eficiencia de expansin de las turbinas modernas de varios escalones es alta, dado el avanzado estado de desarrollo de los componentes utilizados en las turbinas y la posibilidad de recuperar las prdidas de un escaln en los siguientes, con un sistema de recalentamiento. El rendimiento que se obtiene al transformar en movimiento la energa tericamente disponible suele superar el 90%. La eficiencia termodinmica de una instalacin de generacin con vapor es mucho menor, dada la prdida de energa del vapor que sale de la turbina.Turbinas Elicas:Funcionan como un molino de viento, pero en lugar de impulsar una muela, controla un generador.Es una fuente de energa limpia y econmica. Para extraer la mayor cantidad posible de energa la turbina cuenta con unas enormes aspas de hasta 10 metros.Los censores de viento permiten que el ordenador de la turbina controle el movimiento de las aspas para producir la emerga ptima en todas las condiciones de viento.Los componentes de las turbinas Elicas son:1. Aspas1. Censores de Viento1. Generador elctrico 1. Poste giratorio1. Caja de cambiosTurbina de combustin:Suelen llamarse tambin turbina de gas es un motor que utiliza el flujo de gas como medio de trabajo para convertir energa trmica en energa mecnica. El gas se produce en el motor como resultado de la combustin de determinadas materias. Unas toberas estacionarias lanzan chorros de dicho gas contra los labes (paletas) de una turbina, y el impulso de los chorros hace girar el eje de la turbina. Una turbina de combustin de ciclo simple incluye un compresor que bombea aire comprimido a la cmara de combustin. El combustible, en forma gaseosa o nebulizada, tambin se inyecta en dicha cmara, donde se produce la combustin. Los productos de la combustin salen de la cmara a travs de las toberas y hacen moverse la turbina, que impulsa el compresor y una carga externa como un generador elctrico.En una turbina o un compresor, una fila de alabes fijos y una fila correspondiente de alabes mviles unidos a un rotor se denominan una etapa. Las mquinas grandes emplean compresores y turbinas de flujo axial con varias etapas.La eficiencia del ciclo de una turbina de combustin est limitada por la necesidad de un funcionamiento constante a temperaturas altas en la cmara de combustin y en las primeras etapas de la turbina. Una turbina de gas pequea de ciclo simple puede tener una eficiencia termodinmica relativamente baja en comparacin con un motor de gasolina corriente. Los avances en los materiales resistentes al calor, los recubrimientos protectores y los sistemas de enfriamiento han hecho posible, grandes unidades con una eficiencia en ciclo simple del 34% o ms. En un motor de ciclo combinado, la cantidad considerable de calor que queda en los gases de escape de la turbina se dirige hacia una caldera denominada generador de vapor por recuperacin de calor. El calor recuperado se usa para producir vapor, que alimenta una turbina de vapor asociada. El rendimiento combinado es un 50% mayor que el de la turbina de gas por s sola. Hoy se instalan turbinas de ciclo combinado con una eficiencia trmica del 52% y ms. Las turbinas de combustin se emplean para propulsar barcos y trenes. En los aviones se usa una forma modificada de la turbina de combustin, el turborreactor. En algunos pases las turbinas de combustin pesadas, tanto de ciclo simple como combinado, ocupan un lugar importante en la generacin de electricidad a gran escala. Es posible obtener una potencia por unidad superior a los 200 megavatios (MW), y la potencia de una turbina de ciclo combinado puede superar los 300 MW.Las turbinas de combustin emplean como combustible gas natural o lquidos como queroseno o gasoil. Tambin puede usarse carbn, una vez transformado en gas en un gasificador aparte. COMPRESORESLos compresores son mecanismos para comprimir los gases y los lquidosSe suele llamar bomba de aire, esta maquina se encarga de disminuir el volumen de una determinada cantidad de aire y aumentar su presin por procedimientos mecnicos. El aire comprimido posee una gran energa potencial, ya que si eliminamos la presin exterior, se expandira rpidamente. El control de esta fuerza expansiva proporciona la fuerza motriz de muchas mquinas y herramientas, como martillos neumticos, taladradoras, limpiadoras de chorro de arena y pistolas de pintura.Existen hoy en da dos tipos de compresores:1. Alternativos 1. RotatoriosLos compresores alternativos o de desplazamiento:Se utilizan para generar presiones altas mediante un cilindro y un pistn. Cuando el pistn se mueve hacia la derecha, el aire entra al cilindro por la vlvula de admisin; cuando se mueve hacia la izquierda, el aire se comprime y pasa a un depsito por un conducto muy fino.Los compresores Rotatorios:Los Compresores rotatorios producen presiones medias y bajas. Estn compuestos por una rueda con palas que gira en el interior de un recinto circular cerrado. El aire se introduce por el centro de la rueda y es acelerado por la fuerza centrfuga que produce el giro de las palas. La energa del aire en movimiento se transforma en un aumento de presin en el difusor y el aire comprimido pasa al depsito por un conducto fino. El aire, al comprimirlo, tambin se calienta. Las molculas de aire chocan con ms frecuencia unas con otras si estn ms apretadas, y la energa producida por estas colisiones se manifiesta en forma de calor. Para evitar este calentamiento hay que enfriar el aire con agua o aire fro antes de llevarlo al depsito. La produccin de aire comprimido a alta presin sigue varias etapas de compresin; en cada cilindro se va comprimiendo ms el aire y se enfra entre etapa y etapa.ConclusinDespus de finalizar el presente trabajo he notado la importancia que tienen las bombas, compresores y turbinas en nuestra vida diaria, tambin la relevancia que tienen en la tecnologa mecnica. Este trabajo es realmente importante para mi desarrollo profesional y para la consulta de todos los estudiantes y personas interesadas en esta materia.De igual forma se puede decir que es fundamental para ampliar y profundizar mucho mas en lo que son la turbo maquinas y su utilidad en nuestra sociedad. BibliografaPump Application Engineering Hicks and Edwards. Biblioteca de la U.S.B. Mecnica de los fluidos y maquinas hidrulicas. Claudio Mataix. Biblioteca de la U.S.B.1. Bombas y Maquinas Soplantes Centrifugas. A.H. Church.Biblioteca de la U.S.B.1. Monografas.COM. Pgina de Internet.1. Microsoft Encarta 20021. Una turbina de vapor es una turbomquina motora, que transforma la energa de un flujo de vapor en energa mecnica a travs de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entindase el vapor) y el rodete, rgano principal de la turbina, que cuenta con palas o labes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energtico. Las turbinas de vapor estn presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre stos el ms importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presin. En la turbina se transforma la energa interna del vapor en energa mecnica que, tpicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor est formado por ruedas de labes unidas al eje y que constituyen la parte mvil de la turbina. El estator tambin est formado por labes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.1. El trmino turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una mquina motora la cual cuenta con un conjuntos de turbinas para transformar la energa del vapor, tambin al conjunto del rodete y los labes directores.ClasificacinExisten las turbinas de vapor en una gran variedad de tamaos, desde unidades de 1 hp (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otro equipo accionado por flecha, hasta turbinas de 2,000,000 hp (1,500,000 kW) utilizadas para generar electricidad. Hay diversas clasificaciones para las turbinas de vapor modernas, y por ser turbomquinas son susceptibles a los mismos criterios de clasificacin de stas. Por otro lado, es comn clasificarlas de acuerdo a su grado de reaccin: Turbinas de Accin: El cambio o salto entlpico o expansin es realizada en los labes directores o las toberas de inyeccin si se trata de la primera etapa de un conjunto de turbinas, estos elementos estn sujetos al estator. En el paso del vapor por el rotor la presin se mantendr constante y habr una reduccin de la velocidad. Turbinas de Reaccin: La expansin, es decir, el salto entlpico del vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estator, cuando este salto ocurre nicamente en el rotor la turbina se conoce como de reaccin pura.[editar] Principio de FuncionamientoLa ecuacin general de las turbomquinas fue hallada por Euler y su demostracin se encuentra en el artculo de turbomquinas. La forma para el trabajo por unidad de masa que atraviesa el rotor de las turbomquinas motoras axiales es:

donde u es conocida como velocidad perifrica y es la velocidad lineal del rotor, c1 y c2 son las velocidades absolutas del fluido de trabajo antes y despus de pasar por el rotor respectivamente, 1 y 2 son los ngulos entre la velocidad absoluta y la velocidad perifrica antes y despus de pasar por el rotor. Si introducimos el concepto de velocidad relativa , que es la velocidad del fluido respecto al rodete, y definimos el ngulo como aqul que existe entre la velocidad perifrica y podemos reescribir la ecuacin anterior, por propiedades del triangulo como:

Ahora escribamos la primera ley de la termodinmica para un balance de energa del fluido de trabajo en su paso por el rotor, suponiendo a ste un proceso adiabtico:

Recuerdese que consideramos que L es definido positivo.

Encontramos as que el cambio entlpico es igual al cambio de los cuadrados de la velocidad relativa:

[editar] Abastecimiento de Vapor y Condiciones de EscapeEstas categoras incluyen turbinas condensadoras, no condensadoras, de recalentamiento, extraccin e induccin.Las turbinas de No condensacin o de contrapresin son ms ampliamente usadas para aplicaciones de vapor en procesos. La presin de salida es controlada por una vlvula reguladora para satisfacer las necesidades de presin en el vapor del proceso. Se encuentran comnmente en refineras, plantas de papel y pulpa y en instalaciones de desalinizacin, donde se dispone de grandes cantidades de vapor de proceso a baja presin.Las turbinas condensadoras se encuentran comnmente en plantas de potencia elctrica. Estas turbinas expelen vapor en estado parcialmente saturado, generalmente con calidad mayor al 90%, a una presin bastante inferior a la atmosfrica hacia un condensador.Las turbinas de recalentamiento tambin son usadas casi exclusivamente en plantas de potencia elctrica. En una turbina de recalentamiento, el flujo de vapor sale de una seccin a alta presin de la turbina y es regresado a la caldera donde se le vuelve a sobrecalentar. El vapor entonces regresa a una seccin de presin intermedia de la turbina y contina su expansin.Las turbinas de extraccin se encuentran en todo tipo de aplicaciones. En una turbina de extraccin, el vapor es liberado en diversas etapas y aprovechado en distintos procesos industriales, tambin puede ser enviado a calentadores de agua para mejorar la eficiencia del ciclo.BOMBAS:En la antigedad los chinos y los egipcios, segn se ha podido determinar a travs de dibujos y otros documentos, emplearon para elevar agua, un sistema sencillo y bastante efectivo. Se trataba de una rueda con varios recipientes adosados, que al girar aquella, penetraban en el agua, se llenaban con ella y despus de ascender hasta cierta altura descargaban el lquido en un canal que lo distribua de manera convenienteEn la actualidad muchos son los son los dispositivos o aparatos que se emplean para extraer, elevar o inyectar agua u otros fluidos.De estos mecanismos, generalmente llamados bombas, del latn bombus, que significa ruido o zumbido, son muy conocidos y utilizados los que se denominan bombas hidrulicas, que pueden clasificarse en 2 grandes categoras principales: bombas centrfugas bombas de desplazamiento positivo.Existen, adems, numerosos dispositivos y aparatos fundados en principios distintos a las bombas hidrulicas, o que pueden considerarse como bombas, que se utilizan para hacer vaco, comprimir gases, aunque en ste caso se denominan con ms propiedad compresores.A pistn 1 pistnMultipistnAlternativas ReciprocanteA membrana o diafragmaBombas1 etapaCentrfugas MultietapasRotatorias Rotatorias EngranajeRootsLbuloDesplazamiento positivoCompresoresUn compresor es una mquina destinada a producir un aumento en la presin de un fluido gaseoso.Los compresores pueden dividirse en dinmicos y volumtricos.Los primeros actan en forma continua sobre la corriente gaseosa, a la que ceden energa cintica y comunican presin al mismo tiempo. Los segundos, en cambio, actan sobre cargas de fluidos individualizadas, cuya presin es aumentada independientemente de la velocidad de rotacin de la mquina.Los compresores dinmicos pueden dividirse, segn el recorrido del fluido, en centrfugos y axiales. Los primeros suelen emplearse en instalaciones fijas, mientras que los segundos se emplean preferentemente en las turbinas de gas empleadas en aeronutica o para otras aplicaciones semejantes.Los compresores volumtricos se dividen en alternativos(o de mbolo) y rotativos: los primeros se emplean en instalaciones de tipo industrial para el suministro de aire comprimido, mientras que los segundos tienen amplia difusin como sobrealimentadores en los motores de combustin interna.El compresor permite reducir el volumen y facilitar el transporte de ciertos gases, naturales y artificiales, empleados como combustibles, como primeras materias industriales o como anestsicos. Tipos de bombasBOMBAS CENTRFUGAS:En las bombas centrfugas, la elevacin del lquido desde el nivel inferior al superior se realiza por movimiento de un rodete que gira a gran velocidad en el interior de la misma; el fluido adquiere, una fuerza centrfuga que lo impulsa.Tienen un rendimiento menor que las de mbolo, pero son, en general, ms convenientes, pues cuesta menos adquirirlas y conservarlas, debido a la ausencia de piezas delicadas. Cuando la bomba se acciona mediante un electromotor o turbina, el empleo de un centrfuga que admite un nmero de vueltas ms elevado, permite el acoplamiento con la consiguiente ventaja de poder prescindir de mecanismos de reduccin, que son de mayor costo y reducen el rendimiento. Se les da preferencia cuando el caudal a elevar es grande y la altura de elevacin es pequea, y para trabajos en que la duracin del servicio es corta. (Fig. 3 a).La aspiracin se realiza cuando el rodete y la tubera estn rellenos de agua, salvo que se disponga de dispositivos especiales para realizar una aspiracin seca. Se clasifican en bombas de baja presin (hasta unos 15 mts), de media presin (hasta unos 40 mts) y de alta presin (cuando dicha altura es mayor). Las bombas centrfugas de baja presin se construyen con la aspiracin por un solo lado o por los dos, como puede verse en la figura 1 en ella, para un mismo nmero de vueltas y una misma altura de elevacin, vara el caudal a elevar segn el tipo de rodete. En la figura 2 se representa una bomba de media presin con entrada por 2 lados. Para mejorar su rendimiento se utiliza, a la salida de los rboles del rodete mvil, una corona directriz, la cual encauza el lquido, impidiendo choques y remolinos. En este tipo de bombas pueden disponerse tambin varios rodetes y coronas directrices montadas en paralelo sobre un mismo eje, logrando entonces un nmero de vueltas elevado.Las bombas centrfugas de alta presin se caracterizan por presentar una serie de rodetes escalonados. El lquido pasa desde un primer rodete mvil a la directriz y luego a un canal intermedio del cual entra un segundo rodete llegando finalmente a una cmara que comunica con la tubera de impulsin. El nmero de rodetes, que pueden ascender hasta 10, depende de la altura de elevacin que se desee alcanzar.Las bombas de rodete en hlice y las bombas de hlice axiales se emplean para elevar grandes cantidades de lquido a pequeas alturas con un nmero de vueltas elevado.Las bombas centrfugas se construyen de eje horizontal, reservando las de eje vertical cuando se trata de bombas para perforaciones y agotamiento de pozos (Fig. 3 b). Bombas centrfugas de etapas mltiples:En los casos en que se necesita una presin mayor que la que puede suministrar una sola bomba, en principio podra conectarse dos o ms bombas iguales, as la descarga sera ms o menos igual a la suma de las presiones desarrolladas por cada bomba.Como esta forma de aumentar la presin resultara engorrosa, demasiado cara y muy poco rendidora, una solucin es hacer una bomba de etapas mltiples.Cada etapa tiene as su descarga conectada a la aspiracin de la siguiente y cada una acta como una bomba separada; todas estn dentro de la misma caja. La presin de descarga de la primera etapa se convierte en la presin de aspiracin de la segunda y as sucesivamente. La bomba sin prensaestopa, es un ejemplo de bomba multietapa montada verticalmente. (Fig. 4).Las bombas centrfugas pueden tener sus ejes horizontales o verticales. Las bombas verticales no tienen caeras en la aspiracin y la voluta y parte del eje van sumergidas en el lquido a bombear.Una bomba, adems de ser un impulsor de lquidos, es tambin un medio para aplicar presin al circuito.La presin que una bomba aplica a un circuito lquido se denomina la delta de presin de la bomba. Una bomba puede recibir lquidos a cualquier presin y descargarlos a una presin mayor.Cuando se bombea un lquido desde un tanque abierto, la altura por encima de la aspiracin de la bomba, es la altura de la superficie del lquido en metros por sobre el nivel de dicha aspiracin.Esta altura del lquido, dar lugar a una cierta presin que, comenzando en la superficie del lquido, aumenta cuanto ms se desciende hasta que adquiere su valor mximo en la aspiracin.Existe una relacin directa entre la altura y la presin producida por la misma, segn cuanto pese o cuanto sea el peso especfico del lquido. Para el agua, cada metro de altura o profundidad dar lugar a una presin de 0,1 Kg/cm2 (para una profundidad de 2 metros la presin es de 0,2 Kg/cm2).Es decir, que 10 metros de altura equivalen a aproximadamente 1 Kg/cm2 o 1 metro de altura es igual a 0,10 Kg/cm2.Generalmente, la altura o presin originada por la diferencia de nivel de un lquido se denomina altura esttica. Esttica significa en reposo, quieta o inmvil y, como es evidente en muchos de los procesos el nivel del lquido est en reposo o inmvil y produciendo continuamente una cierta presin.Volviendo a la altura de aspiracin tenemos una torre y una bomba. En la torre hay una cierta presin, a la que se encuentran los gases en su interior. Si la misma es de 3,5 Kg/cm2 la presin que acta contra los costados de la torre al nivel del lquido es de 3,5 Kg/cm2 (esta es la altura debido a la presin). A 3,5 metros ms debajo de la torre, la presin aumenta a 3,85 Kg/cm2 (3,5/10=0,35); 3,5 metros ms abajo an en la aspiracin de la bomba tenemos otro aumento de 0,35 Kg/cm2, lo que hace que la presin en el cao de aspiracin de la bomba (altura de aspiracin) sea de 3,5 + 0,35 + 0,35 = 4,2Kg/cm2). (Fig. 5) Suponiendo que el delta P de la bomba es de 2,8 Kg/cm2, la presin del lquido que pasa por la bomba aumentar 2,8 Kg/cm2, la presin de descarga ser la suma de delta P ms la altura de aspiracin, es decir, 4,2 + 2,8 = 7 Kg/cm2.Al elegir una bomba se tendra en cuenta estos factores.Efectos que se producen al variar la velocidad de una bomba: si la velocidad se duplica, el caudal tambin se duplicar, la presin aumentar 4 veces y la potencia que deber tener el motor que le impulsa ser 8 veces la que tendra para su velocidad menor. Aros de desgaste: Para separar el lado de alta presin del lado de baja presin del impulsor, su ajuste con la caja de la bomba deber ser estrecho y tener un cierto juego de funcionamiento.Las bombas pueden proveerse de aros de desgaste montados en el cuerpo y, tambin en el impulsor. Cuando estas superficies se desgastan y empiezan a perder, se cambia el aro de desgaste. Manguitos: Los ejes de las bombas tambin pueden estar sujetos a desgastes ycorrosin. Los fluidos bombeados pueden corroerlos y la presin de la empaquetadura en el prensaestopa pueden rayarlos e irlos ranurando. Para evitar que esto suceda, los ejes se proveen de manguitos con chavetero para impedir que giren con respecto al eje. Cuando los manguitos se gastan, se los cambia. Aros de cierre hidrulico: Segn sea el lquido bombeado, la naturaleza del servicio y el tipo de bomba usada, en el prensaestopa puede necesitarse un aro de cierre hidrulico. Este cierre puede tomar lquido desde la descarga de la bomba y hacerlo circular devuelta a la aspiracin de la misma. Puede recoger las prdidas a lo largo del eje que haya penetrado a la empaquetadura llegando hasta el aro, y mandarla devuelta a la bomba. Este mismo lquido tambin sirve como lubricante entre la empaquetadura y el eje. Por medio de un sistema circulador separado, a travs del aro de cierre hidrulico puede bombearse otro lquido, el que recoger cualquier prdida y tambin contribuir tal vez a la lubricacin. El aro de cierre hidrulico puede servir como punto de aplicacin de lubricacin al prensaestopa y contribuir a sellar la empaquetadura contra las prdidas de la bomba. Casquillo prensaestopa: Para impedir que el lquido escape por alrededor del eje de la bomba se provee algn tipo de cierre, que pueden clasificarse en:Prensaestopa convencional: Convencional porque fue el primer mtodo empleado para impedir la prdida de alrededor del eje y porque sigue siendo el tipo de cierre ms usado hoy en da. Cuando un aro de material adecuado se oprime contra el eje de la bomba y se lo mantiene entre ste y la caja de prensaestopa, se necesita una cierta presin para forzar al lquido bombeando al pasar entre el eje y el prensaestopa. Dos aros necesitaran el doble de dicha presin y tres, el triple.Esta resistencia a la circulacin se denomina cada de presin y es lo que buscamos mantener en una empaquetadura en todo momento.Cuando una empaquetadura empieza a perder y aparentemente a llegado al final de su vida til, es necesario renovar todos los aros de la misma a fin de volver a obtener la cada de presin necesaria. La empaquetadura debe ajustarse solo lo necesario, de lo contrario se producir un elevado desgaste y poca duracin de la empaquetadura y del manguito del eje.(Fig. 6).Cierres o sellos mecnicos: Durante muchos aos se trat de mejorar el viejo tipo de cierre a prensaestopa para eliminar la necesidad de atencin mecnica y mantenimiento propio de los prensaestopa convencionales. El resultado fue el cierre mecnico y sus distintas formas.Este consta de dos aros con caras finamente maquinadas y enfrentadas.Uno de los aros va firmemente montado en el prensaestopa de la bomba y el otro, en el eje.La presin de un resorte y la de bombeo los mantiene oprimidos el uno con el otro. El aro montado en el eje gira contra el del prensaestopa, mientras que el acabado liso de las caras impide el pasaje de lquidos entre ambas.El fluido bombeado y el material de los aros pueden o no necesitar lubricacin o enfriamiento. Un ejemplo es el caso de un sello mecnico de las bombas de agua empleadas en los automviles. Duran lo que dura el automvil, sin necesidad de atencin.En condiciones ms extremas de temperatura, presiones ms elevadas y lquidos ms difciles de retener o peligrosamente venenosos, se ha llegado a un refinamiento an mayor: el de la bomba sin prensaestopa.Bomba sin prensaestopa: La disposicin normal (vertical u horizontal) deja un espacio entre el motor y la bomba, quedando el eje de accionamiento entre ambos. Para evitar la prdida alrededor de este eje al entrar la bomba, hay necesidad de alguna forma de cierre.En la bomba sin prensaestopa la eliminacin de las prdidas se trata de otra manera. En primer lugar, la carcasa del motor es completamente hermtica. En segundo lugar, va unida al cuerpo de la bomba en forma hermtica. Entre la bomba y el motor sobre el eje de accionamiento va montado un sello mecnico, diseado y colocado de manera que impide las fugas desde el motor hacia la bomba. La carcasa del motor se llena con un aceite que se mantiene a una presin mayor que la que hay en el cierre del lado de la bomba o que la que existe en el espacio que le sigue al motor.Cualquier prdida que se produzca ir del motor a la bomba lo que no es perjudicial y el sello puede estar a una presin mucho menor que cuando toda la presin de descarga acta sobre l. En este caso, solo acta la diferencia de las presiones a uno y otro lado del sello.Funcionamiento de bombas centrfugas: Con los juegos pequeos con que deben funcionar las partes activas de las bombas, stas nunca han de hacerse trabajar en seco, pues se producir una serie de ralladura y desgaste de las piezas.La mayora de los fluidos actan como lubricantes y esto se tiene en cuenta para el diseo de la bomba al establecer los juegos de funcionamiento.Antes de poner en marcha una bomba, siempre debe estar cebada o llena de lquido. Para el bombeo de agua u otros lquidos, las bombas tienen grifos en la parte superior del cuerpo, para dejar escapar el aire que pueda haber en ste y que pueda impedir su llenado. Las bombas deben ponerse en marcha con la vlvula de descarga cerrada, ya que de lo contrario el cuerpo no puede llegar a llenarse bien. Asegurarse que el casquillo prensaestopa no est torcido, la empaquetadura debe estar ligeramente suelta como para que se produzca una ligera prdida. Despus, ajustar el casquillo no ms que para detener dicha prdida; se debe aflojar el casquillo hasta la posicin que estaba antes.Los cojinetes de las bombas son por lo comn a bujes o bolillas. Los ms sencillos son estos y consiste en una pieza dividida instalada en el bastidor de la bomba y sujeto en su lugar por medio de una tapa abulonada. La cavidad interior de la pieza est revestida de un metal blando, tal como babbitto bronce, est dividida de manera de poder ser montada sobre el eje. En la tapa del cojinete se puede instalar una aceitera a gota visible. Otra forma es colocar un aro que rodee al eje y cuelgue de l. La parte inferior del aro va sumergida en un depsito de aceite y a medida que el eje gira, tambin lo hace el aro, alzando aceite y distribuyndolo sobre el eje y cojinete.Otra forma de llenar la tapa del cojinete con estopa de algodn mojada en aceite y mantenida en contacto con el eje, que se empaca diariamente mediante una aceitera. Algunos cojinetes pueden lubricarse por el lquido bombeado o con agua.Los cojinetes a bolillas se lubrican por medio de aro y depsito de aceite.Cuando el eje es vertical se usa grasa. Una grasera permite la introduccin del lubricante a presin y una bolilla de retencin evita que la grasa pueda salirse. Si un cojinete est demasiado engrasado bate continuamente la grasa, por lo que se calienta. El calor puede destruir la pelcula de lubricante, de formar el cojinete y, de esta manera producir ms roce y desgaste. La caja de los cojinetes deben llenarse con grasa solo hasta la mitad.Es preferible que el cojinete y lubricante estn a una temperatura constante, esto evita la dilatacin y distorsin de las piezas, originadas por grandes variaciones de temperatura. En los casos en que se bombean fluidos calientes, los cojinetes se enfran con agua, que se hacen circular por cavidades que rodean al cojinete el bastidor de la bomba.Caeras conectadas a bombas: Nunca se debe hacer que de manera alguna la bomba sostenga la caera. Esto significa que nunca la bomba debe aguantar el peso de la caera, tener un efecto de sujecin sobre la misma, o ejercer una traccin o un empuje sobre ella.La caera solo debe coincidir con la bomba y nada ms.Por accin de una fuerza, el bastidor de una bomba puede deformarse. Cualquier deformacin tender a desalinear los cojinetes y al eje y ocasionar un mayor desgaste.BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:Pueden ser alternativas, rotatorias o a engranajes. Alternativas: El caudal de una bomba de este tipo es el resultado del movimiento alternativo o de vaivn de un pistn dentro de un cilindro.Estas bombas son de doble efecto y adems producen una onda de presin por cada mitad de carrera.Sus caractersticas son que dan un caudal pulsante desparejo. Se pueden resolver mediante el empleo de dos o ms cilindros trabajando en paralelo, bombas dplex o triples, o una cmara amortiguadora de aire. La descarga de estas bombas es difcil de controlar; nunca se las debe estrangular y las bombas deben ser protegidas por medio de una vlvula de seguridad colocada en la caera de descarga. El caudal se regula mediante la variacin de la velocidad de accionamiento. Son de elevado rendimiento. Tienen una amplia gama de caudales y de presiones, estn adecuadas para presiones extremadamente elevadas y/o caudales muy pequeos. Son apropiadas para trabajar con aspiracin negativa, o sea, que son capaces de elevar lquidos. Son adecuadas para mover lquidos viscosos y tambin para lquidos que tienen solventes. Pueden ser accionadas a vapor o a motor; por medio de engranajes, cuando se usan equipos de gas; se denominan compresores.Bombas alternativas accionadas a vapor: En la figura 7 se puede ver que constan de un conjunto de pistn, cilindro y vlvula para el movimiento de lquidos, unidos por un vstago de pistn y varillas a un conjunto de pistn, cilindro y vlvulas para el movimiento de vapor. Al estar unidos, ambos pistones hacen que cualquier movimiento del pistn para vapor sea transmitido al pistn de la bomba en la parte del vapor, un mecanismo distribuidor permite que el vapor activo penetre por un extremo, fuerce al pistn al avanzar y haga que el pistn usado salga por la lumbrera del escape. Al final de la carrera el mecanismo distribuidor se invierte y el proceso se repite en sentido opuesto. En la puesta en marcha, grifos ubicados en la parte inferior del cilindro desagotan el exceso de condensado. En la bomba a cada extremo de la carrera del pistn hay dos juegos de vlvula, uno para la aspiracin y otro para la descarga. Sostenida por resortes, estas vlvulas se abren cuando se ejerce suficiente presin en su parte inferior, para vencerla presin de los resortes; la principal finalidad de los resortes es garantizar el retorno de las vlvulas a sus asientos, en cada final de carrera.En funcionamiento considerando uno solo de los extremos del pistn, ste al retroceder crea una presin menor que la del liquido en la caera de aspiracin. Esta diferencia de presin hace que el lquido levante y abra la vlvula de aspiracin y penetre al espacio del cilindro dejado por el pistn en movimiento; a medida que el pistn se mueve hacia delante el lquido es desplazado y levanta y abre la vlvula de descarga.Al final de la carrera la presin decae, el lquido y los resortes hacen que las vlvulas se cierren. La misma descripcin es vlida para el extremo opuesto del pistn, de manera que cuando uno de ellos expulsa el lquido hacia fuera, el otro aspira ms lquido, que queda lista para ser bombeado al invertirse la carrera.Manejo de bombas alternativas a vapor: Lubricacin: Estas bombas no tienen cojinete, tienen punto de rozamiento, como pueden ser: de la empaquetadura de los pistones contra las paredes del cilindro, las empaquetaduras en los prensaestopa, y en el conjuntos de vlvulas de vapor.La lubricacin en el extremo de la bomba se consigue evitando que el pistn se mueva en seco asegurando la llegada de la misma al prensaestopa y vstagos del pistn, si lo necesita. Algunos fluidos que se bombean poseen por si mismos la lubricacin necesaria al prensaestopa y vstago de pistn. Resulta adecuado introducir un aceite apropiado, por la caera de alimentacin o en la caja de vapor. El lubricante es distribuido a las vlvulas, al pistn de vapor y en las unidades de menor tamao an el prensaestopa y el vstago. Estas piezas deben recibir lubricacin, o de lo contrario se producir su desgaste y rotura. Puesta en marcha y manejo: Es necesario cebar el extremo de la bomba y comenzar la lubricacin lo ms pronto posible despus de la puesta en marcha. Siempre se debe abrir primera la vlvula de descarga para evitar presiones que podran reventar al pistn. La apertura de la vlvula de aspiracin disminuye la posibilidad de que se filtre aire al cilindro a travs del prensaestopa. El vaco que se forma, es slo el normal debido a la aspiracin de la bombaEl funcionamiento en seco y el roce continuado entre la empaquetadura del pistn y la pared del cilindro, puede producir gran cantidad de calor, ralladura de la pared del cilindro y rotura de la empaquetadura del mismo. El cilindro de la bomba ya cebado, ejerce un efecto uniforme y frenado sobre el extremo del pistn de vapor. Cuando la bomba funciona vaca, hay muy poco que impida al pistn para moverse con tanta rapidez como lo haga necesaria la presin del vapor sobre el pistn.Considerando el extremo de vapor, debemos recordar que durante el arranque es necesaria la lubricacin, y que el vapor, al entrar a una cmara fra se condensa rpidamente formando agua.Es necesario bombear e introducir suficiente aceite en la caera o en caja e vapor. Si se emplea un lubricador forzado con accionamiento mecnico al dar en al aire varias vueltas rpidas, se proporcionar aceite a todas las otras partes conectadas al mismo.Los lubricantes para cilindros de vapor tienden a adherirse a las superficies metlica formando una pelcula entre metal y metal, contribuyendo as a formar un cierre entre el cilindro y la empaquetadura del pistn, que lubrica y evita el pasaje de vapor.A medida que el vapor ingresa a la zona fra del cilindro, se condensa, durante la carrera de escape el pistn debe expulsar una considerable cantidad de agua y tambin vapor. Las bombas y motores a vapor no se proyectan para que puedan mover esta mezcla por sus sistemas normales de escape. Los grifos en la parte inferior de los cilindros se abren antes de la puesta en marcha para que el condensado sea expulsado tan pronto comienza a formarse. Cuando el extremo vapor se calienta, no se produce condensado y los grifos pueden cerrarse.Si durante la puesta en marcha los grifos de purga no estn abiertos, el pistn se encontrar con el agua que se ha acumulado. Como el agua no se puede comprimir, debe buscar su salida por el escape. Si el pistn se desplaza con mucha velocidad puede incidir con tal fuerza contra esta masa de agua aprisionada, producira un serio golpe de ariete y podra llegar a rajar la cabeza del cilindro.Otra regla es: durante la puesta en marcha, abrir la vlvula de vapor solo lo suficiente como para hacer que el pistn empiece a moverse. Cuando todo est funcionando normalmente y la bomba est adecuadamente cebada, podr abrirse la vlvula una cantidad para que la bomba trabaje a la presin y velocidad requerida.Algunas bombas de las unidades tienen una purga continua de vapor, con los grifos permanentemente abiertos y descargando condensado. Las mantiene a una temperatura cercana a la de funcionamiento y permite una ms rpida puesta en marcha. Que las bombas estn a la intemperie o se produzcan temperaturas de congelacin, es necesario mantener una alimentacin continua de vapor a cilindro, la congelacin de ste podra hacer que se rajen sus partes de fundicin. Bombas rotatorias o a engranajes: Estas bombas no se usan tanto como las bombas centrfugas. Son de desplazamiento positivo y a una velocidad dada, mueven una cantidad definida de caudal. Su salida se regula variando la velocidad o circulando parte de la descarga de vuelta a la aspiracin. Pueden ser para baja o para alta presin. No pueden trabajar con lquidos que contengan partculas slidas o duras. Un buen ejemplo, es la bomba de aceite del automvil. (Fig. 8).Bombas de movimiento alternativo:Hay tres clases, que son las pistn, las de mbolo y las de diafragma. La accin de las piezas de transferencia del lquido es la misma puesto que se hace que avance y que retroceda en una cmara un pistn cilndrico, un mbolo o un diafragma redondo. El dispositivo va equipado con vlvulas para la entrada y la descarga del lquido que se bombea y el funcionamiento de dichas vlvulas e relacionan de manera definitiva con los movimientos de pistn.Bomba de pistn: (Hay dos tipos)Simplex de accin doble: Puede ser de accin directa (conectadas a un cilindro de vapor) o de impulso de potencia (mediante la leva y el volante acoplados a la cruceta de una mquina de vapor). En la figura 9 se muestra una bomba de accin directa, diseada para utilizarse con carga de hasta 200 pies. El pistn consiste en los discos A y B, con los anillos de empaque C entre ellos. En el punto D se muestra un eje de bronce para el cilindro de agua.Las vlvulas de succin E1 y E2. las vlvulas de descarga son F1 y F2. en la salida de vapor, la vlvula piloto L se activa mediante una varilla, impulsada por el pistn M. Esta vlvula piloto hace funcionar la vlvula principal N, para cerrar o abrir los orificios de entrada P.De dplex de accin doble: Difieren de las del tipo simplex porque tienen dos cilindros de agua cuyo funcionamiento se encuentra coordinado. Pueden ser de accin directa, impulsadas por vapor o mediante la potencia de un vapor, con levas y volantes.En la figura 10 se muestra una bomba de mbolo dplex de extremo exterior empacados, con vlvulas de vaso del tipo utilizado en las prensas hidrulicas. El mbolo A se conecta directamente a la varilla B mientras que el mbolo C funciona impulsado por la varilla mediante el yugo D del tirante.Bombas de mbolo:Tienen uno o ms mbolo de dimetro constante con movimiento alternativo a travs de casquillos de empaque, para desplazar el lquido de los cilindros en los que hay un franqueo radical considerable. Son siempre de accin simple en el sentido de que slo se usa uno de los extremos del mbolo para bombear el lquido. (Fig.12)Existen bombas de mbolo de 1, 2, 3, 4, 5 o ms cilindros. Se construyen unidades simplex o dplex en diseo horizontal. El impulsor puede ser una turbina de vapor, un motor elctrico, de vapor o de gas. Se trata del tipo comn de bomba de potencia. En la figura 11 se da un ejemplo, para impulso por banda transportadora y se puede ver el funcionamiento con facilidad. Se construyen bombas de mbolo con cilindros y mbolos opuestos conectados mediante yugos y tirantes: esta disposicin constituye una unidad de accin doble.Las bombas simplex montadas solas o en grupos con un impulsor comn se utilizan comnmente como bombas de canteo o de medida. Disponen de un mecanismo de ajuste de carrera para modificar el flujo, segn se desee esas bombas se disean para medir o controlar el flujo del lquido dentro de una desviacin de ms o menos 2 %, con capacidad de hasta 50 gal/min y presiones de varios miles de lb/pulg2.Bombas de diafragma:Su construccin es diferente, el miembro impulsor de movimiento alternativo es un diafragma flexible fabricado de metal, caucho o material plstico. La ventaja principal es la eliminacin de todos los selladores y empaques expuestos al lquido bombeado. Esta es una ventaja importante en los equipos que deben manejar lquidos txicos y peligrosos.Un tipo comn de bombas de diafragma de baja capacidad, emplea un mbolo que funciona en aceite para impulsar un diafragma metlico o plstico. Construidas para presiones de ms de 1000 lb/pulg2 con velocidades de flujo de hasta 5 gal/min por cilindro, la ventaja adicional de que es posible montar la carga de bombeo de un lugar remoto, incluso sumergido, totalmente separado del impulsor.En la figura 13 se muestra una bomba de diafragma de alta capacidad (100 gal/min), que funciona gracias a una transmisin mecnica. Bombas de diafragma de funcionamiento neumtico: Estas bombas no necesitan otra fuente de potencia que la del aire comprimido de la planta. Deben tener una succin sumergida, la presin se limita a la del aire disponible. Debido a su baja velocidad y a sus grandes vlvulas son muy apropiadas para el manejo suave del lquido, cuando se desee evitar la degradacin de slidos suspendidos.Puede ser que con el tiempo la bomba de diafragma presente fallas. Como consecuencia deben evaluarse las maneras realistas antes de escogerse este tipo de bombas y establecerse los procedimiento de mantenimiento. (Fig.14)Bombas rotatorias:El desplazamiento del lquido se produce debido a la rotacin uno o ms miembros dentro una caja estacionaria. Cuando se construye con los materiales apropiados, estas bombas manejan cualquier lquido que no contenga materiales arenosos o abrasivos.Bombas rotativas de engranajes:Cuando se utilizan dos o ms impulsores en una caja de bomba rotatoria, dichos impulsores tomarn la forma de ruedas dentadas, como de engranajes helicoidales. Esos impulsores giran con un franqueo extremadamente pequeo entre ellos y la superficie del impulsor y la caja. En la figura 15 se puede ver que las dos hlices dentadas giran como lo indican las flechas. La conexin de succin est en la base. Cuando los espacios entre los dientes del impulsor pasa por la abertura de succin, recogen lquidos entre ellos, lo llevan a la caja hasta la abertura de descarga y lo obligan a salir de ella. Las flechas indican el flujo del lquido.Existen dos clases generales, de engranajes internos y externos. El tipo de engranaje interno se utiliza para lubricantes, lubricndose con el lquido que bombea. El tipo externo se utiliza para lquidos no lubricantes, lubricndose por medio de aceites (Fig. 29 y 30 respectivamente). Bombas de gusano:Estas bombas son una modificacin de engranajes helicoidales en la figura 16 se ilustra una versin de 2 rotores en la que el lquido se alimenta al centro o a los extremos, dependiendo de la direccin de rotacin y avanza axialmente en las cavidades formadas por los dientes. Las bombas de gusano estn bien adaptadas para producir elevaciones de presin de varios centenares de lb/pulg2 sobre todo al manejar lquidos viscosos, como en los aceites pesados. Las bombas totalmente metlica estn sujetas a las mismas limitaciones de manejo de slidos abrasivos que las bombas de engranajes convencionales.Entre los lquidos que maneja se encuentran los aceites minerales, los vegetales, los animales, las grasas, la glucosa.Algunas unidades de tipo de gusano se disean especialmente para el manejo suave de slidos grandes suspendidos en un lquido.Bombas de desplazamiento de fluidos:Adems de las bombas de lquidos que dependen de la accin de pistones, mbolos o impulsores para desplazar los materiales, otros dispositivos usan el desplazamiento mediante un fluido secundario. Este grupo incluye los elevadores de aire y los depsitos ovalados para cidos (Fig. 18). El elevador de aire es un dispositivo para hacer subir lquido mediante aire comprimido. Funciona mediante la introduccin de aire comprimido en el lquido, cerca del fondo del pozo. Puesto que la mezcla de aire y lquido es ms ligera que el lquido solo, se eleva en caja del pozo. Las ventajas de este sistema de bombeo radican en que no hay piezas mviles en el pozo. El equipo de bombeo es un compresor de aire que se puede encontrar en la superficie. En la figura 17 se muestra un bosquejo simplificado de elevador de aire. Un depsito ovalado para cidos consiste en un recipiente en forma ovalada que se puede llenar con una carga de lquido que se vaya bombear. Este recipiente lleva una tubera de entrada para la carga, otra de salida para la descarga y otra para la admisin de aire comprimido o gas. La presin del aire o el gas sobre la superficie del lquido obliga a ste ltimo a salir por la tuberas de descarga. Esas bombas se pueden manejar de forma manual o instalarse para un funcionamiento automtico.Bombas de chorro:Estas son dispositivos de manejo de lquidos que utilizan la cantidad de movimiento de un fluido para desplazar otro. Existen dos tipos: los eyectores y los inyectores. El eyector, denominado sifn se disea para la utilizacin en operaciones en las que las descarga contra la que se realiza el bombeo es baja y menor que la carga del fluido utilizado para bombear. El inyector funciona por medio de vapor y se utiliza para la alimentacin de quemadores y otros servicios similares, en donde el fluido que se bombea se descarga a un espacio que se encuentra a la misma presin que el vapor utilizado para hacer funcionar el inyector.En la figura 19 se muestra un diseo simple de bomba de chorro de tipo eyector. El fluido e bombeo entre por la tobera situada a la izquierda y pasa por la tobera de Venturi del centro, para salir por la abertura de descarga, a la derecha. Al entrar a la tobera de Venturi desarrolla una succin que hace que se capte parte del fluido de la cmara de succin en la corriente y que salga por la descarga.La eficacia de este tipo de bombas es baja, a pesar de esto se utilizan para transferir lquidos de un depsito a otro, elevar cidos, lcalis o lquidos que contengan slidos de naturaleza abrasiva.Bombas de tubo flexible o peristltica:Es muy usada en los hospitales para transfusiones de sangre. Consta de una carcasa y un eje; dos rulemanes en una planchuela y una manguera.La ventaje de estas bombas es que el lquido no toca la carcasa ni los rodillos, por lo tanto, no se contamina. Tiene un flujo bastante constante. Se utiliza tambin para osificar cloro por ejemplo, en una planta potabilizadora de agua. La manguera debe ser de goma para evitar problemas de corrosin, formacin de cloruros, etc. (Fig. 20) Bombas de camisa flexible:Es parecida a la peristltica, solo que en este caso el fluido si tiene contacto con la carcasa. Constan de una membrana flexible y de un eje excntrico que comprime el lquido contra dicha membrana y lo hace salir por encima de la bomba. (Fig. 21)Bombas de lbulos: Existen dos tipos:1. Lbulo simple: Consta de dos lbulos que giran, toman el fluido por un lado, lo comprimen contra la carcasa y lo hacen salir por el otro lado a una presin mayor.(Fig. 22)1. Lbulo triple: Esta no aumenta la presin en gran escala. A medida que giran los lbulos, calzan uno con otro y comprimen el fluido. Pueden asimilar tanto lquido como vapor y seguir trabajando sin problemas. Se utiliza para impulsar lquidos viscosos como pulpa o pasta de frutas. (Fig. 23)Bombas de aspas deslizantes:Posee cavidades en el rotor. Dentro de ellas hay aspas que forman pequeas cmaras donde se aloja el lquido. Las cmaras cambian de volumen; si ste se reduce, el lquido se comprime y sale a una presin mayor. Las aspas giran a una velocidad considerable. Esta bomba es utilizada en la industria lctea. (Fig. 24)Bomba de aspas externas:Posee una sola aspa que gira y se enfrenta a un lquido que choca contra la cmara. El aspa sube y baja y evita que el lquido vuelva hacia atrs, para esto necesita un resorte. Estas son bombas de bajo caudal, de bastante presin y se usan para trabajos pesados. (Fig. 25)Bomba de aspa flexible:Las aspas son de goma; forman cmaras en donde entra el lquido. Las cmaras van reduciendo su volumen. Al llegar a las chicas el volumen se comprime y sale al exterior. Las aspas se ubican entre el rotor y la carcasa. Son bombas de poco caudal. Tienen la ventaja de trabajar sin ser muy controladas. (Fig. 26)Bombas a tornillo: Son las ms difundidas en la industria juguera.1. A tornillo simple: La carcasa tiene un rotor y stator (fijo). El stator es de caucho sinttico, duro o polmero. Tiene una forma ondulada que sigue la forma del tornillo. Comprime la pasta o lquido y lo lleva a la salida de la bomba. La ventaje de esta bomba es que puede llevar sustancias que sean 70 % slidas. (Fig. 27)1. A tres tornillos: Tiene un tornillo en el centro conectado al eje. El fluido es arrastrado de arriba hacia abajo. Es una bomba que puede mover fluidos altamente viscosos y no muy abrasivos. (Fig. 28).COMPRESORESCompresores de desplazamiento positivo o volumtrico:Admiten aire en una cmara de volumen determinado, lo comprimen por accin positiva del mbolo y lo expelen a presin ms elevada. Se dividen en alternativos y rotativos.COMPRESORES ALTERNATIVOS: Constan de una cmara y un mbolo. El mbolo, durante su carrera de admisin absorbe aire a travs de una vlvula de entrada dispuesta en la pared del cilindro. Luego, al volver durante la carrera de compresin, aumenta la presin del aire de la cmara, con lo que cierra la vlvula de entrada, y continua avanzando hasta que, cerca ya del punto muerto, eleva la presin hasta provocar la apertura de una vlvula de escape, que deja pasar el aire al sistema de descarga. Entonces se inicia un nuevo ciclo de succin y compresin. Se dividen en compresores de pistn y a membrana.Compresores de pistn:La compresin se efecta por el movimiento alternativo de un pistn accionado por un mecanismo biela-manivela. En la carrera descendente se abre la vlvula de admisin automticamente y el cilindro se llena de aire para luego en la carrera ascendente comprimirlo, saliendo as por la vlvula de descarga.Una simple etapa de compresin no permitir obtener presiones elevadas; ser necesario entonces recurrir a dos o ms etapas de compresin, en donde el aire comprimido a baja presin en una primer etapa (3-4 bar)llamada de baja, es vuelto a comprimir en otro cilindro en una segunda etapa llamada de alta, hasta la presin final (14 bar). Es necesario refrigerar el aire entre las etapas para obtener una temperatura de compresin ms baja y con rendimiento superior la refrigeracin se realiza por aire o por agua. El cilindro de alta es de dimetro ms reducido que el de baja, puesto que ste toma el aire ya comprimido por la primera y que por lo tanto ocupar menos volumen.Los compresores de accin simple existen en tamaos hasta 100 hp. Estas unidades se pueden obtener con 1, 2, 3 o 4 etapas, para presiones de hasta 3500 Lb/pulg2. tienen una cruceta a la que se conectan la biela y la varilla del pistn y permite que se utilice un embalaje simple. En la figura 1 se muestra una mquina sencilla, de etapa simple, con un pistn de accin doble. Se pueden utilizar pistones de accin simple (Figura 2) o doble (Figura 3), dependiendo del tamao de la mquina y el nmero de etapas.En las mquinas de etapas mltiples, hay enfriadores intermedios entre las etapas, que eliminan el calor de la compresin de gas y reducen su temperatura a la que existe en la entrada del compresor.Los compresores son cilindros horizontales como en los que aparecen en las figuras del 1 al 4 son los que ms se utilizan, por su capacidad de acceso. Se construyen tambin mquinas con cilindros verticales y otras disposiciones, tales como las de ngulo recto y en ngulo en v.Los compresores de hasta 100 hp tienen un cigeal simple de impulso central (Figura 1). En tamaos superiores, las mquinas suelen ser de construccin en dplex, con bielas a cada extremo del eje (Figura 5). Algunas unidades, sincrnicas e impulsadas por motor son de construccin en 4 esquinas, o sea, con una construccin dplex doble que tiene 2 bielas a partir de cada uno de los dos cigeales (Fig. 6).Donde se requiera aire sin vestigios de aceite puede recurrirse al compresor de compresor seco (Figura 7) en donde los aros son de material antifriccin de tipo tefln o de grafito. Compresores a membrana: Son de construccin sencilla y consisten en una membrana accionada por una biela montada sobre un eje motor excntrico; de este modo se obtendr un movimiento de vaivn de la membrana con la consiguiente variacin del volumen de la cmara de compresin en donde se encuentra alojadas las vlvulas de admisin y descarga accionada directamente por la accin del aire.Permite la produccin de aire comprimido exento de aceite puesto que el mismo no entra en contacto con el mecanismo de accionamiento: el aire comprimido presenta gran pureza. Se utilizan en medicina y en ciertos procesos qumicos: no se utilizan en general para uso industrial (Fig. 8). Existen compresores de diafragma metlicos (Fig. 9), que tienen la ventaje de no utilizar sellos para el gas procesado. El diafragma se impulsa hidrulicamente mediante una bomba de mbolos. COMPRESORES ROTATIVOS:Los compresores de tornillos, Roots y de paletas son algunos modelos de compresores alternativos, que constan de una carcasa en cuyo interior uno o varios impulsores giratorios de diversos tipos liberan aire, lo comprimen y lo desplazan hacia el sistema de descarga. Diseados para trabajar a baja presin, rara vez exceden de los 700 gr/cm2. Compresores a tornillo o helicoidales La compresin es efectuada por dos rotores helicoidales ( macho y hembra), que son dos tornillos engranados entre s y contenidos en una carcasa. El macho es de 4 entradas y cumple la misma funcin que el pistn en el compresor alternativo; la hembra es de 6 entradas y cumple igual funcin que el cilindro. En su rotacin, los lbulos del macho se introducen en los huecos dela hembra desplazando el aire axialmente, disminuyendo su volumen y, por consiguiente, aumentando la presin. Los lbulos se llenan de aire por un lado, descargan por el otro en sentido axial y despuntan diagonalmente. (Fig.12)Como los rotores no estn en contacto, el desgaste y la lubricacin resultan mnimos. El campo de aplicacin de stos va desde 600 a 40000 m3/h y se logran presiones de hasta 25 bar. El compresor del tipo de gusano, que se muestra en la figura 13, puede manejar capacidades de hasta 25000 pies3/min. a razones presin de 4 a 1 y superiores. Compresores Roots: Estn formados por 2 engranajes alveolares, y solo transportan del lado de aspiracin al de compresin el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en ese recorrido. No hay reduccin de volumen y, por lo tanto, aumento de presin. Resultan apropiados cuando se requiere aire comprimido a bajas presiones, completamente libre de rastros de lubricante. (Fig. 14)Compresores a paleta:Constan de una carcasa cilndrica en cuyo interior va un motor montado excntricamente de modo de rozas casi por un lado la pared de la carcasa formando as una cmara de trabajo en forma de medialuna. Esta cmara queda dividida en secciones a travs de paletas deslizantes alojadas en ranuras radiales del rotor. Al girar ste ltimo, el volumen de las secciones vara desde un mximo aun mnimo, producindose a aspiracin, compresin y expulsin del aire sin necesidad de vlvula alguna. Este tipo de compresor es muy adecuado para los casos en que no es problema la presencia de vestigios de aceites en el aire comprimido. De requerir aire exento de aceite, las paletas deben ser hechas de materiales autolubricantes, tipo tefln o de carbono artificial. (Fig. 10)Un ejemplo es el tipo de aletas deslizantes (Fig. 11) estas unidades se ofrecen para presiones de funcionamiento de hasta 125 lb/pulg2 y capacidades de hasta 2000 pies3/min.Compresores de desplazamiento variable o dinmicos:Turbocompresores (ventiladores)Se utilizan para bajas presiones. Funcionan bajo el principio de la dinmica de los fluidos, en donde el aumento de presin no se obtiene a travs del desplazamiento y reduccin del volumen, sino por efectos dinmicos del aire. Se clasifican como de tipo radial o centrfugos y de flujo axial.TURBOCOMPRESORES RADIALES:Funcionan de forma similar a las bombas centrfugas. Utilizan un volante impulsor que gira en el interior de una cmara. El impulsor aspira aire por su centro y lo centrfuga a gran velocidad contra la cmara: el aire pierde velocidad y transforma en presin su energa cintica. Se utilizan para el manejo de grandes volmenes de gases y para una gran variedad de servicios, incluyendo enfriamiento y desecacin; suministro de aire de combustin a hornos y calderas; sopladores de altos hornos, cpulas y convertidores; trasportes de materiales slidos; como eliminadores y para comprimir gases o vapor. Estos compresores se construyen de tres tipo generales: De paletas rectas: (Fig. 15)Tienen rotores de dimetro relativamente grandes con unas cuantas paletas radiales (5 a 12) que se parecen a ruedas de paletas y funcionan a velocidades relativamente bajas. Se utilizan en trabajos de eliminacin, sobre todo cuando los desechos van en la corriente de aire. De hojas curvas hacia delante: (Fig. 16)Por lo comn son del tipo Sirocco de aletas mltiples (20 a 64). Los rotores son de dimetro pequeo y funcionan a velocidades ms altas que las unidades de paletas rectas. De hojas curvas hacia atrs: (Fig.17)Son del tipo de aletas mltiples; estos turbocompresores son sumamente tiles. TURBO COMPRESORES AXIALES:Consiste en una cmara provista de un eje giratorio sobre el que va montado una serie de hileras de pequeos labes. El aire, aspirado por el extremo abierto de la cmara, es comprimido en etapas por cada hilera de labes a medida que avanza por el interior de la carcasa hacia el extremo de descarga. El tamao de la cmara y la longitud de las paletas, al disminuir hacia el extremos de salida, permiten la compresin del aire. El compresor axial se desarroll para utilizarse con turbinas de gas y posee diversas ventajas para servicios en motores de reaccin de la aviacin. La alta eficiencia y la capacidad ms elevada son las nicas ventajas que tienen los compresores de flujo axial sobre los radiales, para las instalaciones estacionarias. Las desventajas incluyen una gama operacional limitada, mayor vulnerabilidad a la corrosin y la erosin, y propensin a las deposiciones.En la figura 18 se muestra una figura tpica de flujo axial. El elemento giratorio consiste en un tambor al que van fijas varias hileras de hojas de altura decreciente, con secciones de corte transversal en forma aerodinmica. Entre cada hilera hay una fila estacionaria que reencauza el flujo y logra cierta cantidad de conversin de velocidad de carga a presin. Los compresores de flujo axial son de dos tipos generales: de disco y de propela.De disco:Estos tienen paletas rectas o curvas, similares a las de un ventilador domstico ordinario. Se utilizan para la circulacin general o para trabajos de eliminacin sin ductos.De propela: (Fig. 19)Estos tienen aletas similares al del diseo aeronutico, y pueden ser de dos etapas.Eyectores:Un eyector es un tipo simplificado de compresor que no tiene pistones, vlvulas, rotores ni otras piezas mviles. En la figura 20 se ilustra un eyector de chorro de vapor. Consiste en una tobera de vapor que descarga un chorro a alta velocidad a travs de una cmara de succin conectada al equipo que se debe evacuar. El vapor recoge al gas y lo lleva a un difusor en forma de Venturi con convierte la energa de velocidad del vapor en energa de presin. En la figura 21 se muestra un eyector de tamao grande, que se denomina a veces eyector reforzador, con toberas mltiples. Se pueden conectar en serie o por etapas dos o ms eyectores, o en paralelo para manejar mayores cantidades de gas o vapor. MTODO DE REGULACIN DE COMPRESORES: Sistema de marcha y parada:El compresor se detiene cuando en el depsito se alcanza la presin mxima; en ese instante el consumo es satisfecho por la acumulacin del depsito hasta que en el mismo la presin alcanzada sea el vapor mnimo admisible de regulacin (presin de arranque), momento en que vuelve a arrancar. La seal de arranque y parada se obtiene a travs de un presostato regulador entre las presiones mximas y mnimas que enva una seal elctrica al contacto del motor y ordena su marcha o parada.Estudio del tiempo de marcha y parada de un compresor:VD= volumen del depsito (m3)P2 =presin de parada (barias) VND=Vd(P2+1)P1 = presin de arranque (barias) VNA =Vd(P1 + 1)Ap = P2 - P1 salto de presin admisible. Vc =[VD(P2+1)]-[VD(P1+1)]Qn = consumo de aire libre promedio. Vc=VD[P2+1-P1-1]=VD(P2-P1)=VD.ApQc = capacidad de aire por minuto. N.m3 Tp=Vc= VD.Ap= m3.Bar=minMin Qn Qn (N.m3):minVND = volumen normal de aire cuando est parado. Tp= VD.Ap. 1 C= Qn:QcVNA = volumen normal de aire cuando arranca. Qn CVC = volumen consumido (VND - VNA) Tm= Ap.VD . 1 To=Tp+TmTm = tiempo de marcha. Qc 1-CTP = tiempo de parada. To=( Ap.VD ) + (Ap.VD) TO = tiempo total (Tm + Tp) Qn Qc-QnSistema de marcha en vaco: El compresor con este sistema est en marcha continuamente, pero alterna perodos en que comprime con perodos en que el aire es aspirado y expulsado. Esto se consigue abriendo las vlvulas de admisin.El aire aspirado al hallar la vlvula abierta es descargado en la atmsfera. La apertura de las vlvulas se obtiene a travs de un mecanismo accionado por un pequeo pistn o membrana ubicados en la cabeza de cilindros que recibe una seal neumtica a travs de una electrovlvula actuado por un presostato en funcin de la presin del depsito. La frecuencia del cambio carga-vaco puede ser elevada sin causar daos al compresor ni al motor elctrico.RENDIMIENTO VOLUMTRICO DE UN COMPRESOR:Es el cociente entre el volumen de aire realmente aspirado por el compresor y el volumen de cilindrada (generado por la carrera del pistn). El rendimiento no es del 100 % debido a que el aire que entra en el cilindro se calienta y aumenta su volumen, porque la presin de aspiracin debe ser inferior a la atmosfrica para permitir al aire entrar en el cilindro, que el cierre de las vlvulas no es instantneo permitiendo fugas de aire, que pueden verificarse fugas a travs de los aros de pistn y vlvulas an cerradas, la presencia de un espacio nocivo al final de la carrera de compresin.El aire comprimido en este espacio nocivo se expande dentro del cilindro en la carrera de aspiracin, disminuyendo el volumen de aire realmente aspirado.Clculo: v = 1 - m.(P2 - 1)P1ACONDICIONAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO DELANTE DE LA UNIDAD CONSUMIDORA:Filtro de aire:Tiene la funcin de segregar las impurezas y el condensado restante que pasa a travs de l. En un filtro normal (filtro fino), el aire pasa por unas rendijas al entrar en la capa del filtro. Se aumenta la velocidad del aire y ste se enfra adicionalmente. El efecto centrfugo y el enfriamiento hacen que se separare el condensado en calidad de niebla. El condensado se deposita en la parte inferior de la copa y ser evacuado a ms tardar cuando alcance el valor mximo. En caso contrario, el aire que pasa arrastrara el condensado y ste llegara los elementos consumidores. Para evitarlo, se puede montar un sistema de elevacin automtico, que regula el nivel de condensado mediante una vlvula de aguja y flotador. Las partculas slidas contenidas en el aire que no fueron evacuadas con el condensado y que son ms grandes que los poros del filtro, son retenidas e el mismo. Con el tiempo, el filtro se ensucia, por lo que hay que limpiarlo o sustituirlo. (Fig. 22)Vlvula reguladora de presin: Tiene la funcin de mantener la presin de trabajo (secundaria) a un nivel constante, independientemente de las oscilaciones que la presin de la red (primaria). La vlvula consta de una membrana para regular la presin secundaria en funcin del ajuste de la vlvula. La presin secundaria acta sobre un lado de la membrana, y del otro lado acta un muelle cuya fuerza se regula por un tornillo. Al girar el tornillo cambia la fuerza del muelle y la presin secundaria, ya que la membrana tiene que estar en equilibrio de fuerzas: se bloquea el paso de la vlvula. El muelle vuelve a abrir el paso por accin del movimiento de la membrana en funcin de la cantidad de aire que fluye y en funcin de la disminucin de la presin secundaria. As puede entrar ms aire. La regulacin de la presin secundaria implica un constante abrir y cerrar del asiento de la vlvula. Para evitar una oscilacin descontrolada, la vlvula tiene un elemento amortiguador. Hay varios diseos de vlvulas. Con y sin evacuacin de aire. Si se desea disminuir la presin secundaria ajustando el tornillo, tiene que haber un consumo de presin secundaria (si es una vlvula que no tenga sistema de evacuacin), sino abra reduccin de la presin deseada. Si se trata de una vlvula con sistema de evacuacin, es posible reducir la presin mediante un escape de aire, y no es necesario un consumo de la presin secundaria. (Fig. 23)Lubricador: Suministra aceite lubricante a los elementos neumticos que lo necesiten. La unidad de lubricacin se encarga de una difusin muy fina de aceite en el aire, por lo que la niebla de aceite llega hasta el elemento consumidor, trasportada por el aire a presin. Esta niebla tiene que ser fina como para que el aceite no se precipite en el primer estrechamiento. El aire a presin que pasa a travs del lubricador genera una diferencia de presin por la variacin de los grosores de los conductos. El aceite es aspirado del depsito y al entrar en contacto con el aire a presin se reduce la difusin. La unidad de lubricacin solo empieza a funcionar a partir del momento en que el flujo de aire es suficientemente fuerte. Si el consumo es pequeo, la velocidad del flujo no alcanza para aspirar aceite. El aire comprimido saturado de humedad entra al secador frigorfico, atraviesa el intercambiador 9 preenfrindose en contra corriente con el flujo de aire fro que est a 2C que viene del intercambiador 10; a continuacin ingresa a ste ltimo donde su temperatura baja a 2C pues cede su calor al sistema frigorfico. Mientras el aire se va enfriando, el vapor de agua que tiene se condensa y como el lquido es el separador del aire en 11 y expulsado al exterior por el drenador automtico 12. Despus del separador 11 el aire comprimido fro y deshumidificado ingresa nuevamente al intercambiador 10 donde recupera calor disminuyendo su humedad relativa. Esta ganancia de calor se logra extrayndola del aire que ingresa al secador, por lo que ste se preenfra sin gasto, disminuyendo en alto grado la potencia energtica en el compresor frigorfico. Saliendo del intercambiador 9 el aire comprimido ya es seco y puede ser enviado al consumo. (Fig. 24)Aplicaciones de los compresores: Suministran aire comprimido tanto a las herramientas neumticas de las obras, fbricas y canteras como a aergrafos y pulverizadores de los pintores y artistas; proporcionan aire comprimido en las operaciones del buceo y construccin de tneles en los trabajos subacuticos, cooperan a la licuefaccin del aire y, por tanto, a la obtencin de oxgeno y nitrgeno lquidos y envan aire a los altos hornos y otros hornos metalrgicos.Los sistemas de refrigeracin emplean estas mquinas para comprimir el elemento refrigerante.EyectoresOrdinariamente cuando uno se refiere a los aparatos de chorro se acostumbra usar el trmino "eyector " que cubre todos los tipos de bombas de chorro que no cuentan con partes mviles, que utilizan fluidos en movimiento bajo condiciones controladas y que descargan a una presin intermedia entre las presiones del fluido motory de succin. El eyector a chorro de vapor es el aparato ms simple que hay para extraer el aire, gases o vapores de los condensadoresy de los equipos que operan a vaco en los procesos industriales. Es un tipo simplificado de bomba de vaco o compresor, sin partes mviles, como vlvulas, pistones, rotores, etc. Su funcionamiento est dado por el principio de conservacin de la cantidad de movimiento de las corrientes involucradas. Los eyectores o bombas de chorros, son mquinas cuyo trabajo se basa en la transmisin de energa por impacto de un chorro fluido a gran velocidad, contra otro fluido en movimiento o en reposo, para proporcionar una mezcla de fluido a una velocidad moderadamente elevada, que luego disminuye hasta obtener una presin final mayor que la inicial del fluido de menor velocidad. Los eyectores se emplean muy comnmente para extraer gases de los espacios donde se hace vaco, por ejemplo, en los condensadores, en los sistemas de evaporacin, en torres de destilacin al vaco y en los sistemas de refrigeracin, donde los gases extrados son generalmente incondensables, tales como el aire. Aunque tambin se usan en el mezclado de corrientes como por ejemplo en los procesos de sulfitacin en ingenios azucareros.