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TemarioTemario
Tema 1. Introducción
Tema 2. Diseño de cañerías
Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles
Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles
Tema 5. Medidores (presión y caudal)
Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles
Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles
Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.
FD_2017 1
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Impulsores de fluidos compresibles
20172017
IIQ IIQ –– Fac. de IngenierFac. de Ingenier ííaa Curso: Fluidodinámica 20172
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TemarioTemario
Tema 1. Introducción
Tema 2. Diseño de cañerías
Tema 3. Escurrimiento en ductos de fluidos incompresibles
Tema 4. Escurrimiento en ductos de fluidos compresibles
Tema 5. Medidores (presión y caudal)
Tema 6. Impulsores para fluidos incompresibles
Tema 7. Impulsores para fluidos …
Tema 8. Introducción al flujo multifase. Fluidodinámica de circuitos de vapor.
3
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TemarioTemario
Tema 7. Impulsores para fluidos compresibles
Ó Máquinas que imprimen presión a fluidos compresibles
4
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IntroducciIntroduccióónn
� Repaso unidades de presión
� Bibliografía
� Tipos de compresores(principio)
� Tipos de compresores(presión/carga que imparten)
� Repaso de termodinámica
5
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Unidades de Presión derivadas de sistemas de unidades
• Sistema internacional
– Pascal (Pa) . Presión ejercida por 1 N en 1 m2
Unidades derivadas del Pa:
hPa= 102 Pa
kPa= 103 Pa
bar = 105 Pa
mbar = 102 Pa = hPa
• Sistema ingenieril inglés
– Pound-force per square inch (Psi) . Presión ejercida por
1 libra-fuerza en 1 in2 (¨libras¨) (lbf/in2)
• Sistema técnico gravitatorio
- Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado. (kgf/cm2) (¨kilos¨)6
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• Atmósfera (atm)
Presión que ejerce la atmósfera terrestre a nivel del mar. Se
define como la P de columna de Hg de 760 mm a 0°C,
bajo la aceleración de la gravedad normal (9,80665 m/s2)
• Milímetro de mercurio (mmHg, Torr)
1 atm = 760 mm de Hg = 760 torr
• Metro de columna de agua (m.c.a.)
Presión ejercida por una columna de agua pura de 1 metro
Unidades de Presión experimentales
7
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Conversiones
8
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- jefe, cuánto el ponemos?
- 35 por favor.
……………………35 qué?
9
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Cual es correcta?
• V : 10 KPa > 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a.
• A : 5 Bar > 20 psi > 10 m.c.a > 10 KPa
• R : 20 psi > 10 KPa > 5 Bar > 10 m.c.a
10
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Bibliografía
• Máquinas para fluidos I. Compresores. Oficina de Publicaciones del CEI
http://www.fing.edu.uy/imfia/cursos/maq_flu_1/teorico/8-Compresores.2010.pdf
• Ingeniería Química, Tomo 1, Coulson y Richardson,1979. Ed. Reverté, España, 1979.
• Perry, Manual del Ingeniero Químico, SextaEdición, Vol I. Perry, Green, Maloney, C. Mc Graw-Hill, Inc., U.S.A. 1993.
11
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Impulsores
Dinámicos Desplazamiento positivo
Volumétricos: Se imprime
directamente energía de presión.
El desplazamiento positivo
consiste en la carga de fluido a
baja presión en una cámara que
luego lo descarga a una mayor
presión.
El impulsor imprime energía cinética
que luego se transforma en energía
de presión
12
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Impulsores
Dinámicos Desplazamiento Positivo
Flujo radial
Flujo axial
Reciprocantes Rotatorios
13
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Impulsores
Dinámicos
Flujo radial
14
Soplador
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Impulsores
Dinámicos
Flujo axial
15
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Impulsores
Desplazamiento positivo
Rotatorios
16
Paletas deslizantes
Roots
De tornillo
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Impulsores
Desplazamiento positivo
Reciprocantes
17
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Compresores
∆P AltaSopladores
∆P Media <10psi
Ventiladores∆P Baja < 0.5psi
Centrífugos X X XFlujo axial X X XRotatorios X XReciprocantes X
18
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19
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20
Nº Tipo1 Soplador centrífugo
2 Reciprocante doble etapa
3 Rotatorio de tornillo
Servicio Caudal requerido(m3/s) Presión de descarga (atm man)
I 2 2
II 0,5 15
III 50 0,5
El mejor tipo de impulsor para cada servicio?
Servicio V A R
I 1 3 2
II 2 2 1
III 3 1 3
¿Cuál es la respuesta
correcta: A, B o C ?
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3
2
121
Nº Tipo3 Rotatorio de tornillo
2 Reciprocante doble etapa
1 Soplador centrífugo
Caudal requerido (m3/s)
Caudal Miles ft3/min
Presión de descarga (atm man)
Presión de descarga
(psig)I 2 4.2 2 30
II 0,5 1 15 221
III 50 105 0,5 7
El mejor tipo de compresor para el servicio requerido?
2,0 atm
man
2.0 m3/s
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P2
P1,V1
V.- PV = cte
A.- PVγ = cte
R.- PVk = cte
M.- no se sabe
V.- PV = cte
A.- PVγ = cte
R.- PVk = cte
M.- no se sabe
P1�
�P2
V1
?
• Al comprimir un gas ideal en el cilindro, la expresión que vincula la P con el V del sistema es….
23
ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN
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Isotérmico PV = cte
Adiabático PVγ = cte
Politrópico PVk = cte
Isotérmico PV = cte
Adiabático PVγ = cte
Politrópico PVk = cte
• La expresión que describe la relación P y V depende del intercambio de calor entre el gas y los alrededores.
P2
P1,V1 Q
24
ECUACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN
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• En un proceso de compresión adiabática de
una masa dada de gas ideal…
if TT0dT 0dv
Pdv-0dT
du
>⇒>⇒<=
∂−∂=
vc
wq
Adiabático PVγ = cteAdiabático PVγ = cte
V.- el gas se enfría
A.- el gas se calienta
R.- T se mantiene constante
FD_2017 25
γ= CP/CV
P2
P1,V1
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Isotérmico PV = cteIsotérmico PV = cte
Si se intercambia suficiente calor
con el medio podría….
FD_2017 26
P2
P1,V1
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Si el intercambio de calor no es
suficiente para T cte, modelamos….
Politrópico PVk = ctePolitrópico PVk = cte
FD_2017 27
1<k<γ
P2
P1,V1
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P2
P1,V1
P1
P2
V1
…una misma cantidad de gas a menor
temperatura ocupa menor volumen
adiabático
isotérmico politrópico
FD_2017 28
VaVi <