INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE VILLA LA VENTA TABASCO

ING.PETROLERA

6TO. R

KARLA ESTEFANY GONZALEZ SOLISSIST.DE BOMB.EN LA INDUSTRIA PETROLERA

UNIDAD IV

COMPRESORES & VENTILADORES

AGUSTIN CARLOS CELIS PEREZ

11 DE JUNIO DEL 2015

INDICEPORTADA 1 INDICE 2 OBJETIVO 3 6.1 TURBO COMPRESORES 4-9 6.2 COMPRESORES RECIPROCANTES 10-19 6.3 VENTILADORES 6.4 NORMATIVIDAD PARA LA SELECCIN DE COMPRESORES Y VENTILADORES ANEXOS CONCLUSIN BIBLIOGRAFIA

OBJETIVO

TURBO COMPRESORESLos turbocompresores tienen la particularidad de aprovechar la fuerza con la que salen los gases de escape para impulsar una turbina colocada en la salida del mltiple de escape. Dicha turbina se une mediante un eje a un compresor. El compresor est colocado en la entrada del mltiple de admisin y con el movimiento giratorio que le transmite la turbina a travs del eje comn, eleva la presin del aire que entra a travs del filtro y consigue que mejore la alimentacin del motor. El turbo impulsado por los gases de escape alcanza velocidades por encima de las 100.000 rpm, por lo tanto, hay que tener muy en cuenta el sistema de engrase de los cojinetes donde apoya el eje comn de las aletas de la turbina y el compresor. Tambin hay que saber que las temperaturas a las que se va a estar sometido el turbo en su contacto con los gases de escape van a ser muy elevadas (alrededor de 750 C).

Ciclos de funcionamiento del Turbo: Funcionamiento a ralent y carga parcial inferior: En estas condiciones las aletas de la turbina son impulsadas por medio de la baja energa de los gases de escape, y el aire fresco aspirado por los cilindros no ser pre comprimido por la turbina del compresor, simple aspiracin del motor. Funcionamiento a carga parcial media: Cuando la presin en el mltiple de admisin (entre el turbo y los cilindros) se acerca la atmosfrica, se impulsa la rueda de la turbina a un rgimen de revoluciones ms elevado y el aire fresco aspirado por las aletas del compresor es pre comprimido y conducido hacia los cilindros bajo presin atmosfrica o ligeramente superior, actuando ya el turbo en su funcin de sobrealimentacin del motor. Funcionamiento a carga parcial superior y plena carga: En esta fase contina aumentando la energa de los gases de escape sobre la turbina del turbo y se alcanzar el valor mximo de presin en el mltiple de admisin que debe ser limitada por un sistema de control (vlvula de descarga). En esta fase el aire fresco aspirado por las aletas del compresor es comprimido a la mxima presin que no debe sobrepasar los 0,9 bar en los turbos normales y 1,2 en los turbos de geometra variable.

Los elementos principales que forman un turbo son el eje comn (3) que tiene en sus extremos las aletas de la turbina (2) y el compresor (1) este conjunto gira sobre los cojinetes de apoyo, los cuales han de trabajar en condiciones extremas y que dependen necesariamente de un circuito de engrase que los lubrica. Por otra parte el turbo sufre una constante aceleracin a medida que el motor sube de revoluciones y como no hay lmite alguno en el giro de la turbina empujada por los gases de escape, la presin que alcanza el aire en el mltiple de admisin sometido a la accin del compresor puede ser tal que sea ms un inconveniente que una ventaja a la hora de sobrealimentar el motor. Por lo tanto se hace necesario el uso de un elemento que nos limite la presin en el mltiple de admisin. Este elemento se llama vlvula de alivio o vlvula waste gate (4)Regulacin de la presin turbo:Para evitar el aumento excesivo de vueltas de la turbina y compresor como consecuencia de una mayor presin de los gases a medida que se aumenten las revoluciones del motor, se hace necesaria una vlvula de seguridad (tambin llamada: vlvula de alivio o vlvula waste gate). Esta vlvula est situada en derivacin, y manda parte de los gases de escape directamente a la salida delescape sin pasar por la turbina. La vlvula de descarga o wastegate esta formada por una cpsula sensible a la presin compuesta por un muelle (3), una cmara de presin y un diafragma o membrana (2). El lado opuesto del diafragma esta permanentemente condicionado por la presin del mltiple de admisin al estar conectado al mismo por un tubo (1). Cuando la presin del mltiple de admisin supera el valor mximo de seguridad, desva la membrana y comprime el muelle de la vlvula despegndola de su asiento. Los gases de escape dejan de pasar entonces por la turbina del sobrealimentador (pasan por el bypass (9)) hasta que la presin de alimentacin desciende y la vlvula se cierra.

Temperatura de funcionamiento: Como se ve en la figura las temperaturas de funcionamiento en un turbo son muy diferentes, teniendo en cuenta que la parte de los componentes que estn en contacto con los gases de escape pueden alcanzar temperaturas muy altas (650 C), mientras que las que estn en contacto con el aire de aspiracin solo alcanzan 80 C. Estas diferencias de temperatura concentrada en una misma pieza (eje comn) determinan valores de dilatacin diferentes, lo que produce dificultades a la hora del diseo de un turbo y la eleccin de los materiales que soporten estas condiciones de trabajo adversas. El turbo se refrigera en parte adems del aceite de engrase, por el aire de aspiracin cediendo una determinada parte de su calor al aire que fuerza a pasar por las aletas del compresor. Este calentamiento del aire no resulta nada favorable para el motor, ya que no slo dilata el aire de admisin de forma que le resta densidad y con ello riqueza en oxgeno, sino que, adems, un aire demasiado caliente en el interior del cilindro dificulta la refrigeracin de la cmara de combustin durante el barrido al entrar el aire a una temperatura superior a la del propio refrigerante lquido. Los motores de gasolina, en los cuales las temperaturas de los gases de escape son entre 200 y 300C ms altas que en los motores diesel, suelen ir equipados con carcasas centrales refrigeradas por agua. Cuando el motor est en funcionamiento, la carcasa central se integra en el circuito de refrigeracin del motor. Tras pararse el motor, el calor que queda se expulsa utilizando un pequeo circuito de refrigeracin que funciona mediante una bomba elctrica de agua controlada por un termostato.

Intercooler:Para evitar el problema del aire calentado al pasar por las aletas del compresor del turbo, se han tenido que incorporar sistemas de refrigeracin del aire a partir de intercambiadores de calor (intercooler). El intercooler es un radiador que es enfriado por el aire que incide sobre el coche en su marcha normal. Por lo tanto setrata de un intercambiador de calor aire/aire a diferencia del sistema de refrigeracin del motor que se tratara de un intercambiador agua/aire.

El engrase del turbo: Como el turbo est sometido a altas temperaturas de funcionamiento, el en grase de los cojinetes deslizantes es muy comprometido, por someterse el aceite a altas temperaturas y desequilibrios dinmicos de las dos aletas en caso de que se le peguen restos de aceites o suciedad que producirn vibraciones con distintas frecuencias que entrando en resonancia pueden romper la pelcula de engrase lo que producir microgripajes. Adems el eje del turbo est sometido en todo momento a altos contrastes de temperaturas en donde el calor del extremo caliente se transmite al lado mas fro, lo que acenta las exigencias de lubricacin porque se puede carbonizar el aceite, debindose utilizar aceites homologados por el API y la ACEA para cada pas donde se utilice se recomienda despus de una utilizacin severa del motor con recorridos largos a altas velocidades, no para inmediatamente el motor sino dejarlo arrancado al ralent un mnimo de 30 seg. para garantizar una lubricacin y refrigeracin ptima para cuando se vuelva arrancar de nuevo. El cojinete del lado de la turbina puede calentarse extremadamente si el motor se apaga inmediatamente despus de un uso intensivo del motor. Teniendo en cuenta que el aceite del motor arde a 221 C puede carbonizarse el turbo.

Recomendaciones de mantenimiento y cuidado para los turbocompresores El turbocompresor est diseado para durar lo mismo que el motor. No precisa de mantenimiento especial; limitndose sus inspecciones a unas comprobaciones peridicas. Para garantizar que la vida til del turbocompresor se corresponda con la del motor, deben cumplirse de forma estricta las siguientes instrucciones de mantenimiento del motor que proporciona el fabricante: -Intervalos de cambio de aceite - Mantenimiento del sistema de filtro de aceite - Control de la presin de aceite - Mantenimiento del sistema de filtro de aire El 90% de todos los fallos que se producen en turbocompresores se debe a las siguientes causas: - Penetracin de cuerpos extraos en la turbina o en el compresor - Suciedad en el aceite - Suministro de aceite poco adecuado (presin de aceite/sistema de filtro)- Altas temperaturas de gases de escape (deficiencias en el sistema de encendido/sistema de alimentacin). Estos fallos se pueden evitar con un mantenimiento frecuente. Cuando, por ejemplo, se efecte el mantenimiento del sistema de filtro de aire se debe tener cuidado de que no se introduzcan fragmentos de material en el turbocompresor.

COMPRESORESRECIPROCANTES

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresin se obtiene por desplazamiento de un pistn movindose lineal y secuencialmente de atrs hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cmara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presin hasta alcanzar la presin de descarga, desplazando el fluido a travs de la vlvula de salida del cilindro. El cilindro, est provisto de vlvulas que operan automticamente por diferenciales de presin, como vlvulas de retencin para admitir y descargar gas. La vlvula de admisin, abre cuando el movimientodel pistn ha reducido la presin por debajo de la presin de entrada en la lnea. La vlvula de descarga, se cierra cuando la presin en el cilindro no excede la presin de la lnea de descarga, previniendo de esta manera el flujo reverso.Tipos de compresores reciprocantes A. Simple Etapa: Son compresores con una sola relacin de compresin, que incrementan la presin una vez; solo poseen un depurador interetapa, un cilindro y un enfriador inter etapa (equipos que conforman una etapa de compresin) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberas

B. Mltiples Etapas:Son compresores que poseen varias etapas de compresin, en los que cada etapa incrementa progresivamente la presin hasta alcanzar el nivel requerido. El nmero mximo de etapas, puede ser 6 y depende del nmero de cilindros; no obstante, el nmero cilindros no es igual al nmero de etapas, pueden existir diferentes combinaciones; como por ejemplo, si se requiere un sistema de tres etapas, puede utilizarse 3, 4 o 6 cilindros, como se indica en la siguiente tabla: Configuraciones 346

PosiblesCILINDROS(integral)CilindrosCilindros

1ra. Etapa1 cilindro2 cilindros2 cilindros

2da. Etapa1 cilindro1 cilindro2 cilindros

3ra. Etapa1 cilindro1 cilindro2 cilindros

El uso de varios cilindros para una etapa de compresin permite la seleccin de cilindros de menor tamao, generalmente esto sucede con la primera etapa de compresin. C. Balanceado - Opuesto: Son compresores separables, en los cuales los cilindros estn ubicados a 180 a cada lado del frame. D. Integral: Estos compresores utilizan motores de combustin interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor estn montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigeal. Estos compresores pueden ser de simple o mltiples etapas y generalmente son de baja velocidad de rotacin 400 900RPM. Poseen una eficiencia y bajo consumo de combustible; sin embargo, son ms costosos y difciles de transportar que los separables; a pesar de esto, hay muchas aplicaciones en tierra donde esta es la mejor opcin. Tienen mayor rango de potencia2000 13000 BHP que los separables, entre sus ventajas se encuentran:* Alta eficiencia* Larga vida de operacin* Bajo costo de operacin y mantenimiento comparado con los separables de alta velocidad.* e. Separable: En este equipo, el compresor y el motor poseen cigeales y monturas diferentes acoplados directamente. Generalmente, vienen montados sobre un skid y pueden ser de simple o mltiples etapas. Los compresores reciprocantes separables en su mayora son unidades de alta velocidad 900 1800 RPM que pueden ser accionados por motores elctricos, motores de combustin interna o turbinas, manejan flujos menores de gas que los integrales y pueden tener una potencia de hasta 5000 HP. Entre sus ventajas se encuentra:Pueden ser montados en un skidSon de fcil instalacin y transportePoseen amplia Flexibilidad operacionalCaractersticas de un compresor reciprocante De acuerdo con la aplicacin de los compresores se deben definir sus caractersticas de diseo de instalacin y de mantenimiento guardando una delicada relacin entre el trabajo a realizar, la eficiencia y rendimiento del equipo, los estndares de conservacin ambiental y la economa en los diferentes procesos.Caractersticas tcnicas A. La Potencia o capacidad determinada en caballos de fuerza (Hp) o Kilowatios hora (Kw/h) y determina la cantidad de trabajo por unidad de tiempo que puede desarrollar el compresor. En refrigeracin esta medida por lo general se especifica en British Thermal Unit por hora (Btu/h) o Kilo caloras hora que equivale a la cantidad de calor que el compresor es capas de remover en una hora. B. La Tensin de trabajo o diferencia de potencial de corriente alterna medida en voltios (VAC) cuando el compresor funciona movido por una motor elctrico, y puede ser desde monofsico a 110V o 220 V hasta trifsico a 360V, 400V, 460V o 575V; esta es suministrada como un servicio pblico o generada localmente. C. La Frecuencia (Hz) es la variacin por segundo de la polaridad de la corriente estandarizada en 50 Hz para Europa y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinoamrica incluida Colombia. La Intensidad de la corriente o el consumo de energa elctrica medida en Amperios (A) el cual se encuentra en proporcin directa con la capacidad de trabajo elctrico del motor y su medida es uno de los parmetros de puesta a punto del sistema, es decir de las condiciones de trabajo del equipo. A. El Coeficiente de Operacin (COP) corresponde a la relacin entre el efecto refrigerante neto o calor que absorbe el refrigerante del producto y el proceso de compresin o calor que absorbe el refrigerante en el compresor, esta medida determina la eficiencia neta del trabajo del compresor que debe ser un valor mayor a 3 para que el efecto de evaporacin sea mayor que el efecto de la compresin y se d el efecto refrigerante en el equipo.b. Rendimiento Energtico (EER) es la relacin entre la Potencia mecnica del compresor y la potencia elctrica dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energa elctrica consumida.Partes de un compresor reciprocante separable

A. Cilindro: es el recinto por donde se desplaza un pistn. Su nombre proviene de su forma, aproximadamente un cilindro geomtrico. Los cilindros para compresores usados en el proceso industrial son separables desde el armazn. Un requerimiento de API 618 es que los cilindros deben estar equipados con camisas reemplazables (Referencia [2] Pg. 67). El propsito de las camisas es proveer una superficie renovada. Esto salva el costo de un cilindro completo antes de que se perfore por desgaste o ralladuras. Los cilindros son fabricados de una seleccin de materiales para particulares presiones y gases. Generalmente estas son fabricadas de fundicin de hierro. B. Pistn: El pistn es una de las partes ms simples, pero tiene la principal funcin de todas las partes del compresor, que es trasladar la energa desde el cigeal hacia el gas que se encuentra en los cilindros. El pistn posee rines de aceite y de presin. Este tipo de pistn es flotante. La designacin y materiales usados para los pistones varan con la marca, el tipo, y aplicacin del compresor. Estos son designados acorde al dimetro del cilindro, presin de descarga, velocidad de rotacin del compresor, capacidad del compresor y requerimiento de carga del pistn. C. Anillos del pistn En los compresores reciprocantes se emplean anillos de compresin, anillos de aceite y anillos montantes. Los anillos de compresin se utilizan en todos los casos, mientras que el empleo de los anillos de lubricacin y de los montantes depender del tipo de compresor y su servicio. D. Empaquetadura del vstago del pistn Los compresores que poseen pistones de doble accin, que son impulsados por medio de una cruceta al vstago del pistn, necesitan de un sellado en lado cigeal para evitar fugas de presin del gas hacia el espaciador por eso se necesita una empaquetadura. En las empaquetaduras se emplean los mismos materiales que en los anillos de pistn. La empaquetadura metlica puede permitir un desgaste del vstago de 0.15% en el dimetro de la misma. El vstago debe estar endurecida a Rockwell C 40 y esmerilada.e. Cruceta La cruceta es un embolo rgido que transmite el empuje de la biela hacia el pistn. Esta se utiliza en compresores con pistones horizontales debido a que el peso del pistn provocara un gran desgaste en la parte inferior de la camisa si se uniera directamente a la biela. Las crucetas se disean con perno flotante o perno fijo. F. Biela La biela esta sujetada al cigeal y a la cruceta, esta transmite el movimiento alternativo desde el cigeal al pistn. La biela es normalmente construida de aleaciones de acero y debe tener una dura y pulida superficie particular, donde est en contacto con la empaquetadura en los cilindros de doble accin. G. Cigeal Se encuentra instalado dentro de la montura y es el elemento que transmite la potencia del motor hacia las bielas. H. Cojinetes: La mayora de los compresores utilizan cojinetes hidrodinmicos, el aceite entra al cojinete a travs de los agujeros de suministro, que van perforados estratgicamente a lo largo de la circunferencia del cojinete que suministran y distribuyen formando una pelcula de aceite en el contacto entre las partes mviles y estacionarias. I. Vlvulas: Permiten la entrada y salida de gas al cilindro; en caso de cilindros de doble accin, existen vlvulas de succin a ambos lados del cilindro, mientras que en cilindros de simple accin slo se encuentran en un solo lado. Las vlvulas pueden ser de placa, lengeta y la ms aplicada para gas natural la de discos concntricos.Funcionamiento del compresor El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistn. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigeal es decir en 360 grados

1. Compresin, durante este proceso el pistn se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presin reinante dentro del cilindro sea superior a la presin de la lnea de descarga (Pd). Las vlvulas succin y descarga permanecen cerrada.2. Descarga, luego de que la presin reinante dentro del cilindro sea superior a la presin de la lnea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la vlvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succin permanece cerrada.3. Expansin, durante este proceso el pistn se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la vlvula de succin se abra durante la carrera de retroceso o expansin, que ser cuando la presin reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presin del vapor de succin (Ps).4. Succin, luego de que la vlvula de succin se abri, que es un poco despus del punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistn se desplaza hasta el punto muerto inferior, al final de la carrera de succin, la velocidad del pistn disminuye hasta cero, igualndose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la velocidad del pistn no exista tiempo material a que ste equilibrio se establezca); la vlvula de succin se cierra, la vlvula de descarga permanece cerrada.

Ventajas y desventajas del compresor reciprocante

VENTAJASDESVENTAJAS

Mayor flexibilidad en capacidad de flujo y rango de presiones.Ms alta eficiencia y costo de potencia ms bajo.Capacidad de manejar pequeos volmenes de gas.Son menos sensitivos a la composicin delos gases y las propiedades cambiantes.Presentan menores temperaturas de descarga por su enfriamiento encamisadoPueden alcanzar las presiones ms altas.Fundaciones ms grandes para eliminarlas altas vibraciones por el flujo pulsante.En servicios continuos se requieren unidades de reserva, para impedir paradas de planta debido al mantenimiento.Los costos de mantenimiento son 2 a 3 veces ms altos que los compresores centrfugos.El funcionamiento continuo es ms corto que para los centrfugosRequieren inspeccin ms continua.Cambios en la presin de succin pueden ocasionar grandes cargas en las barras del pistn

Aplicaciones de los compresores reciprocantes Servicios Comunes de Compresores Reciprocantes Refineras y Petroqumica Amoniaco, Urea, Metanol, Etileno, xido de Etileno, Polipropileno, Gas de Alimentacin, Separacin de Componentes de Gas Natura, Almacenamiento de GNL, Craqueo Cataltico Destilacin Petrleo y Gas Levantamiento artificial, reinyeccin, tratamiento de gas, almacenamiento de gas, transmisin, gas combustible, booster, distribucin de gas.Sin embargo, existen aplicaciones especficas donde se requiere utilizar compresores reciprocantes:Altas presiones de descarga, los compresores reciprocantes tienen un amplio rango de presiones mayores que el centrfugo.Disponibles para bajos flujos de gas, inferiores al menor flujo de los centrfugos.Son mucho menos sensibles a la composicin del gas y a propiedades cambiantes que los compresores dinmicos; esta propiedad es muy importante, ya que a medida que un pozo petrolero se agota, el gas pasa de ser un gas rico a un gas pobre; y este cambio afecta a los compresores dinmicos.Poseen mayor flexibilidad operacional, ya que con solo cambio en los cilindros o ajuste de los pockets pueden ajustarse a nuevas condiciones de proceso La aplicacin de un compresor corresponde al uso o trabajo para el cual se requiere, puede ser en refrigeracin domstica, comercial, transportada, o aire acondicionado e industrial tambin se determinan las temperaturas de evaporacin de congelacin, conservacin o acondicionamiento ambiental. Cuando se hace la seleccin de un compresor para una aplicacin determinada en un equipo de refrigeracin se deben considerar los siguientes factores: Como el sistema de refrigeracin requiere un mecanismo de control del refrigerante, este puede ser un tubo capilar donde las presiones se igualan cuando el compresor se detiene o una vlvula de expansin que por oposicin mantiene las presiones de alta y baja con el equipo en reposo. En el primer caso el motor debe ser de bajo torque de arranque LST (sigla en ingls para Low Starting torque), usados por lo general en Refrigeradores, congeladores, mostradores comerciales, bebedores y enfriadores de lquidos. Cuando se requiere mantener las presiones de alta y baja, se utiliza una vlvula de expansin se debe aplicar un compresor de alto torque HST (sigla en ingls para Hight Starting torque)Otra aplicacin corresponde a la temperatura de evaporacin necesaria en el sistema clasificada en baja entre los -35C y -10C denominada LBP (Low Back Pressure Baja presin de evaporacin); Temperatura de evaporacin media MBP (Mdium Back Pressure) entre -10C y 7C y alta presin de evaporacin HBP (Hight Back Pressure) correspondiente a 7C y 15C, para congelacin, conservacin y confort respectivamente.Mantenimiento de un compresor reciprocante Los compresores reciprocantes deben ser alimentados con gas limpio ya que no pueden manejar lquidos y partculas slidas que pueden estar contenidas en el gas; estas partculas, tienden a causar desgaste y el lquido como es no compresible puede causar daos a las barras del pistn. Los compresores estn diseados y construidos dentro de los ms altos estndares de ingeniera debido a que generan fuerzas considerables y altas temperaturas. Su operacin segura y confiable demanda que sean correctamente lubricados, su lubricacin comprende tanto los cilindros como los cojinetes del cigeal. Muchos compresores reciprocantes utilizan un slo sistema para la lubricacin de los dos conjuntos. En otros, los sistemas son separados y hasta pueden demandar aceites diferentes, por ejemplo en los compresores de gas natural se emplean lubricantes sintticos por que el gas natural es soluble en aceite mineral, pero ste puede ser empleado para la lubricacin del cigeal. El lubricante en los compresores reciprocantes cumple varias funciones: Lubricacin La principal funcin del lubricante es reducir la friccin entre las partes mviles y cualquier tipo de desgaste. Tiene que lubricar tanto los pistones en sus cilindros y los cojinetes del cigeal que mueven los pistones.Refrigeracin Los pistones y cilindros de un compresor reciprocante son normalmente enfriados con agua o aire. Sin embargo, el calor es retirado de las superficies de los cojinetes por el aceite lubricante.ProteccinEl lubricante debe tambin prevenir la corrosin. Esto puede ser una tarea difcil ya que los compresores tienden a producir calor y condiciones de humedad que promueven la corrosin.Sellado En el interior de los cilindros de un compresor reciprocante se generan altas presiones. El lubricante debe producir una pelcula suficientemente fuerte para evitar la fuga de aire entre los anillos del pistn y las paredes del cilindro.6.3 VENTILADORESDefinicin.Un ventilador es una turbo mquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento. Un ventilador es una mquina rotativa que pone el aire, o un gas, en movimiento. Se puede definir tambin como una turbo mquina que transmite energa para generar la presin necesaria para mantener un flujo continuo de aire. Clasificacin. A pesar de que no existe convenio alguno universalmente adoptado; los ventiladores pueden subdividirse en cuatro grupos:Ventiladores de baja presin: hasta una presin del orden 200 mm c agua (ventiladores propiamente dichos).Ventiladores de media presin: entre 200 y 800 mm c agua (soplantes).Ventiladores de alta presin: entre 800 y 2500 mm c agua (turbo so plantes)Ventiladores de muy alta presin , mayor a 2500 mm c agua (turbocompresores)

En funcin de la trayectoria del fluido, todos estos ventiladores se pueden clasificar en: -De flujo radial (centrfugos) -De flujo radial (centrfugos)-De flujo semiaxial (helico-centrifugos) -De flujo axial radial axial

Fig. Configuracin tpica de sendos rodetes: radial, semiaxial y axial. Las caractersticas de rendimiento de un ventilador se determinan, principalmente, por la forma y colocacin de las aspas de la rueda. Por ello, en la actualidad pueden clasificarse en seis grupos que, en trminos generales, en orden deeficiencia decreciente son: aspas de inclinacin hacia atrs, axiales, con curvatura al frente, de punto radial, radiales y especiales. La rueda del ventilador axial impulsa el aire o gas en lnea recta, los otros tipos de rueda son centrifugas.Ventilador con curva hacia atrs Los diseos de ruedas del tipo con inclinacin hacia atrs en uso comn son: una con aspas de espesor sencillo y otras con aspas aerodinmicas; este ultimo es el diseo de mayor eficiencia mecnica, que puede llegar al 90%, y suele ser el mas silencioso. Las aspas de espesor sencillo pueden manejar partculas finas arrastradas por el aire o humedad en ste, las que daaran las aspas aerodinmicas, pero son algo mas ruidosas y menos eficientes. Su eficiencia mecnica pico es del 84% o mas. Una ventaja de los tipos con inclinacin hacia atrs es que sus curvas de potencia de entrada no presentan sobrecarga.Ventiladores axiales Existen tres tipos bsicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices. Los ventiladores helicoidales se emplean para mover aire con poca prdida de carga, y su aplicacin ms comn es la ventilacin general. Se construyen con dos tipos de labes: alabes de disco para ventiladores sin ningn conducto; y labes estrechas para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mmcda). Sus prestaciones estn muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeo incremento de la presin provoca una reduccin importante del caudal. Los ventiladores tubulares disponen de una hlice de labes estrechos de seccin constante o con perfil aerodin mico (ala portante) montada en una carcasa cilndrica. generalmente no disponen de ningn mecanismo para ende rezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mmcda). Los ventiladores tubulares con directrices tienen una hlice de labes con perfil aerodinmico (ala portante) montado en una carcasa cilndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsin de la hlice. En comparacin con los otros tipos de ventiladores axiales, stos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mmcda). Estn limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio. Las directrices tienen la misin de hacer desaparecer la rotacin existente o adquirida por el fluido en la instalacin, a la entrada del rodete o tras su paso por el mismo. Estas directrices pueden colocarse a la entrada o a la salida del rodete, incluso las hay mviles. Han de ser calculadas adecuadamente pues, aunque mejoran las caractersticas del flujo del aire haciendo que el ventilador trabaje en mejores condiciones, producen una prdida de presin adicional que puede condicionar el resto de la instalacin. Adems, pueden ser contraproducentes ante cambios importantes del caudal de diseo.

Fig. Efecto de las directrices sobre las lneas de corriente a entrada y salida del rodete axial.Ventiladores con curvatura al frente Estos ventiladores, llamados tambin de jaula de ardilla, se utilizan para mover volmenes bajos a medios, a baja presin. Las numerosas aspas cncavas tienden a retener las partculas contaminantes; por ello, su uso se limita a manejar el aire mas limpio. Aunque el ruido producido esta en relacin directa con la eficiencia mecnica, el ventilador con curvatura al frente por lo comn es mas silencioso que otros de eficiencia similar.Ventiladores radiales (centrfugos)En los ventiladores centrfugos la trayectoria del fluido sigue la direccin del eje del rodete a la entrada y est perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta. Estos ventiladores tienen tres tipos bsicos de rodetes: -labes curvados hacia adelante, -labes rectos, -labes inclinados hacia atrs/curvados hacia atrs. Los ventiladores de labes curvados hacia adelante (tambin se llaman de jaula de ardilla) tienen una hlice o rodete con las labes curvadas en el mismo sentido que la direccin de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad perifrica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presin esttica necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefaccin, aire acondicionado o renovacin de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partculas se adhieren a los pequeos labes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete. Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Adems, como su caracterstica de potencia absorbida crece rpidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el clculo de la presin necesaria en la instalacin para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su caracterstica caudal-presin.

Fig. Ventiladores centrfugos de labes curvados hacia delante, radiales y atrsLos ventiladores centrfugos radiales tienen el rodete con los labes dispuestas en forma radial. La carcasa est diseada de forma que ala entrada y a la salidas e alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseos de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material "hasta los de "alta resistencia aimpacto". La disposicin radial de los labes evita la acumulacin de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comnmente utilizado en las instalaciones de extraccin localizada en las que el aire contaminado con partculas debe circular a travs del ventilador. En este tipo 'de ventiladores la velocidad perifrica es media y se utilizar enmuchos sistemas de extraccin localizada que vehicular aire sucio o limpio.

Fig. Tringulos de velocidades a la salida para los distintos rodetes centrfugosLos ventiladores centrfugos de labes curvados haciaatrs tienen un rodete con los labes inclinados en sentido contrario al de rotacin. Este tipo de ventiladores el de mayor velocidad perifrica y mayor rendimiento con un nivel son ororelativamente bajo y una caracterstica de consumo de energa del tipo "no sobre cargable". En un ventilador "no sobre cargable", el consumo mximo deenerga se produce en un punto prximo al de rendimiento ptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia de lsistema resultar en un consumo de energa menor. La forma de los labes condiciona la acumulacin de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuacin:-labes de espesor uniforme: Los labes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o hmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales slidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los labes. -labes de ala portante: Las labes de ala portante permiten mayores rendimientos y una operacin ms silenciosa. Los labes huecos se erosionan rpidamente y se pueden llenar de lquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

FIg. Curvas caractersticas relativas para ventiladores centrfugos. No se observa en la figura, pero las caractersticas de labes adelante pasan por encima de las otras dos en valor absoluto.Ventiladores de puntas radiales El diseo de puntas radiales ocupa un lugar intermedio entre los ventiladores para aire limpio y los de aspas radiales, mas fuertes, utilizados para manejo de materiales. La rueda de ventilador con puntas radiales tiene un ngulo mas bien bajo de ataque sobre el aire, lo que hace que este siga las aspas con mnima turbulencia. Este tipo de rueda es ideal para aire contaminado. Pero, no se utiliza para el manejo de materiales a granel y transportacin neumtica, en que se emplean las aspas radiales.Ventiladores de puntas radialesEl diseo de puntas radiales ocupa un lugar intermedio entre los ventiladores para aire limpio y los de aspas radiales, mas fuertes, utilizados para manejo de materiales. La rueda de ventilador con puntas radiales tiene un ngulo mas bien bajo de ataque sobre el aire, lo que hace que este siga las aspas con mnima turbulencia. Este tipo de rueda es ideal para aire contaminado. Pero, no se utiliza para el manejo de materiales a granel y transportacin neumtica, en que se emplean las aspas radiales.Ventiladores de aspas radialesEstos ventiladores son el caballo de batalla de la industria, pues son los ms comunes para manejar volmenes bajos y medianos a altas presiones y para manejar corrientes de aire con alto contenido de partculas. Sus aplicaciones van desde mover aire limpio hasta el transporte de polvo, astillas de madera e incluso padecera de metales. El diseo de aspas radiales es adecuado para manejo de materiales porque las aspas planas reducen la acumulacin de material y se pueden fabricar con aleaciones resistentes a la abrasin.Ventiladores especialesEntre ellos: Ventiladores centrfugos de flujo axial: Constan de un rodete con labes inclinados hacia atrs montado en una carcasa especial que permite una instalacin como si se tratara de un tramo recto de conducto. Las caractersticas son similares a las de un ventilador centrfugo normal con el mismo tipo de rodete. Los requisitos de espacio son similares a los de un ventilador axial de tipo tubular.

Extractores de techo: Son equipos compactos que pueden ser de tipo axial o centrfugo. En este caso no se utiliza una voluta, sino que la descarga del aire a la atmsfera se produce en todo el permetro de la rueda. Estos equipos se pueden suministrar con deflectores que conducen el aire de salida hacia arriba o hacia abajo. Fig. Ventiladores axiales clasificados en funcin de su uso.Caudal y presin del ventilador Caudal Q: El caudal de un ventilador, es la masa de aire que ste puede desplazar en una unidad de tiempo. Se expresa en m3/h (1,7 m3/h = 1 CFM). Presin dinmica (Pd): Es la fuerza por unidad de superficie provocada por el movimiento del aire y se manifiesta en el mismo sentido que la direccin de ste. Dicha presin es siempre positiva. Presin esttica (Pe): Es el valor de la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de las tuberas, en sentido perpendicular a ellas. Esta presin es positiva cuando es mayor que la atmosfrica. Si las paredes de la tubera fuesen elsticas, veramos como se dilatan. (Sobrepresin). Cuando es negativa, es decir, menor que la presin atmosfrica, las paredes se contraeran (depresin). Presin total (Pt): Es la suma de la presin esttica y dinmica.

Pt = Pe + Pd La unidad de presin utilizada es mmH2O (milmetros columna de agua) siendo sus equivalencias: 1mmH2O = 9,80665 Pa = 1mm.Wg 1 Pa (Pascal) = 1 N/m2Leyes de los ventiladores.Si un ventilador debe funcionar en condiciones diferentes de las ensayadas, no es prctico ni econmico efectuar nuevos ensayos para determinar sus parmetros de funcionamiento.Mediante el uso de un conjunto de ecuaciones conocidas como LEYES DE LOS VENTILADORES es posible determinar, con buena precisin, los nuevos parmetros de funcionamiento a partir de los ensayos efectuados en condiciones normalizadas. Al mismo tiempo, estas leyes permiten determinar los parmetros de una serie de ventiladores geomtricamente semejantes a partir de las caractersticas del ventilador ensayado. Las leyes de los ventiladores estn indicadas, bajo forma de relacin de magnitudes, en ecuaciones que se basan en la teora de la mecnica de fluidos y su exactitud es suficiente para la mayora de las aplicaciones, siempre que el diferencial de presin sea inferior a 3 kPa, por encima del cual se debe tener en cuenta la compresibilidad del gas. Con el nimo de precisar un tanto ms lo que expone la norma UNE, se puede decir que cuando un mismo ventilador se somete a regmenes distintos de marcha o bien se varan las condiciones del fluido, pueden calcularse por anticipado los resultados que se obtendrn a partir de los conocidos, por medio de unas leyes o relaciones sencillas que tambin son de aplicacin cuando se trata de una serie de ventiladores homlogos, esto es, de dimensiones y caractersticas semejantes que se mantienen al variar el tamao al pasar de unos de ellos a cualquier otro de su misma familia. Estas leyes se basan en el hecho que dos ventiladores de una serie homloga tienen homlogas sus curvas caractersticas y para puntos de trabajo semejantes tienen el mismo rendimiento, mantenindose entonces interrelacionadas todas las razones de las dems variables. Las variables que involucran las leyes de ventiladores son: la velocidad de rotacin, el dimetro de la hlice o rodete, las presiones totales esttica y dinmica, el caudal, la densidad del gas, la potencia absorbida, el rendimiento y el nivel sonoro.

6.4 NORMATIVIDAD PARA LA SELECCIN DE COMPRESORES Y VENTILADORES.NORMAS DE COMPRESORES Segn las normas, IEC 335-2-34: 2000 y la ISO917: 2000, los compresores hermticos se disean para ser empleados en ciclos de refrigeracin por compresin de vapor y se clasifican de acuerdo con la presin correspondiente a la gama de temperaturas de evaporacin en la cual el compresor funciona. Dentro de la categora de aplicacin de baja presin de aspiracin (LBP) y bajo torque de arranque (LST), quedan los compresores utilizados en los congeladores y refrigeradores domsticos. A modo de ejemplo se utilizan en los apartados posteriores de este trabajo, los compresores hermticos aplicados a refrigeradores domsticos por ser los ms conocidos y de situacin ms crtica en las situaciones comentadas anteriormente .ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ha venido estableciendo desde el ao 1953 las condiciones de ensayo para la evaluacin de compresores que se han mantenido hasta nuestros das y es utilizada por la mayora de los fabricantes de compresores, aunque posteriormente los pases europeos decidieran establecer las suyas, conocidas como CECOMAF (Air- Conditioning and Refrigeration Equipment Manufactures). La diferencia entre ambas condiciones de ensayo es, que en el caso CECOMAF no hay su enfriamiento de lquido. NORMAS DE LUBRICACIN PARA COMPRESORES DE AIRE. Para los lubricantes para compresores existen una serie de normativas. Son normativas fijadas por una comisin llamada PNEUROP y compuesta por la mayora de los fabricantes de compresores, herramientas neumticas, sistemas de seguridad etc., para asegurar una calidad mnima de un lubricante para un compresor trabajando bajo ciertas condiciones. Estas normas no solamente consideran la lubricacin sino tambin la seguridad y el mantenimiento con el fin de reducir el costo del aire comprimido. Si en un compresor, trabajando a 8 atmsferas falla el sistema de refrigeracin, el aire podra salir a una temperatura de hasta 230C. Con relacin a la calidad, la norma DIN-VD-L, o DIN-VC-L si el compresor es de baja presin (4atmsferas), se debe considerar como requisito mnimo. A esta norma, que va dirigida a fijar las propiedades anti oxidacin, se deben aadir propiedades anti desgaste, para proteger los segmentos y vlvulas, y anticorrosin, para proteger la mquina contra el agua condensada originada por el aire comprimido. API standard 18. Normas de ventiladores. Las normas para fabricacin, instalacin, montaje, mantenimiento y operacin de ventiladores buscan regular estas actividades para maximizar las caractersticas intrnsecas del equipo y aumentar la seguridad y confiabilidad de los mismos (Ver figura). Las normas y estndares estn reguladas por diferentes entidades a nivel mundial, entre las que se destacan: ASME (American association of mechanical engineers) ANSI (American National Standard Institute) NAFM (National Association of Fan Manufacturers) AMCA (American Movement and Control Association)ICONTEC (Instituto Colombiano de Normas Tcnicas) UL (Underwritters Laboratories) Norma ANSI/AMCA 210-07 Mtodos de laboratorio para pruebas de ventiladores para la clasificacin del rendimiento aerodinmico certificado. Norma AMCA 99 Manual de normas. IEEE 112-2004

Procedimiento de prueba estndar para generadores y motores de induccin polifsica. IEEE 114-2001 Procedimiento de prueba estndar para motores de induccin monofsicos. ISO 5801:2007 Ventiladores industriales - Prueba de rendimiento utilizando vas areas estandarizadas. ISO/DIS 12759 Ventiladores - Clasificacin de eficiencia para ventiladores ISO 13348:2007 Ventiladores industriales - Presentacin de datos tcnicos, tolerancias y mtodos de conversin ISO 13349:2008 Ventiladores industriales - Vocabulario y definiciones de categoras Normas para la extraccin de aire.- En toda instalacin de ventilacin se pueden seguir algunas normas generales, como: - Siempre que sea posible, los ventiladores deben colocarse de forma que la descarga siga la direccin del viento que prevalezca; ; si es posible, los lugares para la admisin de aire deben colocarse de forma que se saque ventaja de las presiones positivas creadas por los vientos prevalecientes; en esta situacin los ventiladores extractores s e deben colocar de forma que no haya interferencias de aberturas que den directamente al ventilador. - En monitores de techo, los ventiladores se instalan de forma que descarguen con las ventanas contiguas abiertas, hecho que no es beneficioso ni para el personal ni para a las condiciones existentes en el edificio y que, nicamente, permite que el aire sea succionado a travs de las ventanas abiertas del lugar y sea descargado por el ventilador. - El rea de succin debe ser, por lo menos, un 50% mayor que el rea de descarga del rotor del ventilador y aun mayor si fuere posible; debe colocarse de forma que las corrientes de aire no sean molestas para los trabajadores que se encuentren cerca de ellas. Si en la succin se emplean filtros, stos deben arreglarse hasta donde sea prctico para mantener al mnimo la prdida de presin debida a la resistencia que stos presentan. - La resistencia esttica va desde 50 mm en filtros limpios hasta 100 mm en filtros sucios.

BIBLIOGRAFIA