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BOMBAS,VALVULAS Y COMPRESORES
LAURA ARENASISABEL CADENALINA GOMEZYOREIMA JOYANORAIMA ZARATE
BOMBAS
• Las Facilidades de Producción comprenden los procesos, equipos y materiales requeridos en superficie para la recolección, separación y tratamiento de fluidos, así como la caracterización y medición de cada una de las corrientes provenientes de los pozos productores de crudo.
Los factores más importantes que permiten escoger un sistema debombeo adecuado son: presión última, presión de proceso,velocidad de bombeo, tipo de fluido a bombear.
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFacultad físico-químicas
Escuela de Ingeniería de petróleos
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• El funcionamiento en si de labomba es convertir energíamecánica en energía cinética,generando presión y velocidad enel fluido.
BOMBA
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BOMBAS
Desplazamiento positivo
Reciprocantes
Rotatorias
Dinámicas Centrifugas
PistónEmbolo
Diafragma
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Su funcionamiento esta dado un conjuntode pistones.Este tipo de bombas manejan o generanflujo intermitente.
•A altas presiones de descargamueve gran cantidad defluido (2000 psi)•Alta eficiencia mecánica 95 –98%.•Trabaja a altas viscosidades ydensidades.
Costos.Mantenimiento.
FUENTES: http://members.fortunecity.es/100pies/mecanica/hidraulicapistones.htm
Bomba de piston.avi
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1. Descenso del pistón.
del vacio.
2. Apertura de válvulade entrada por accióndel vacio.
3. Llenado del espaciovacio dejado por elpistón con fluido.4. Ascenso del pistón.5.Cierre válvulaentrada , aperturaválvula de salida.6. Descarga del fluido
AXIALES: Los pistones AXIALES: Los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje.
RADIALES: Los pistones son perpendiculares al eje , en forma de radios.
TRANSVERSALES: Los pistones , perpendiculares al eje, son accionados por bielas.
variable displacement radial piston pump[1].avi
piston.mp4
Velocidad de la bomba
Velocidad de succión (Ft /seg)
Velocidad de descarga(Ft / seg)
< 250 2 6
250 -330 1,5 4,5
>330 1 3
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Trabaja con viscosidades ypresiones bajas.Puede rodar en seco.Mantenimiento yreparación sencilla.Maneja productosquímicos.Resistente a la corrosión.
Los diafragmastiene una vida útilfinita.No se recomiendafluidos abrasivos yaltas temperaturas.
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250
Son usadas en aplicacionesde baja potencia,dosificadoras, flujos entre0.026 y 26 GPM (0.1 a 100lt/hr) y presiones hasta250 lb/in2.
Bombas electromagnéticas
DE MANDO MECANICO DE MANDO HIDRAULICO
El volumen de fluido entre los discos es típicamente el 150% del máximo volumen desplazado por la bomba.
Bomba de diafragma de disco
DE MANDO NEUMATICO
Crean un volumenvariante en la cámarade bombeo.
Bomba de doble diafragma
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Basado en el funcionamiento de 4 importantespiezas
Un par de membranasUn eje que las une.Una válvula reguladora de aire.Cuatro válvulas esferas.
TIPO DE BOMBA
PRESION(psi) TEMPERATURA ( C)
Bombas de diafragma de plástico.
5000 120
Bombas de diafragma metálico
>5000 200 - 400
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Principio de funcionamento Bomba de diafragma.avi
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Bomba hidráulica de:
desplazamiento positivo.
engranajes de caudal axial.
Para bombear fluidos viscosos, con altoscontenidos de sólidos, que no necesitenremoverse o que formen espumas si seagitan.
Pueden operar con flujos fijos a sudescarga, aún cuando bombeen contra unared de presión variable.
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AspiraciónEscapeTornillo
El fluido que rodea los rotores en la zona de aspiración es atrapado amedida que el tornillo gira, es empujado y forzado a salir por el otroextremo.
Utiliza un tornillo helicoidal excéntricoque se mueve dentro de una camisa yhace fluir el líquido entre el tornillo y lacamisa.BORNEMANN PUMPS.wmv
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DE UN TORNILLO
El rotor es de una hélice externa simple y el estator de una hélice interior.
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Conductor
Aspiración
Escape
Aspiración
ConducidoCámara de
trabajo
DE DOBLE TORNILLO
El conducido se descarga completamente,accionado por el conductor que es el que realizael trabajo de desplazamiento.
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DE TRIPLE TORNILLOEl Central es el conductor y los dos lateraleslos conducidos.
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Propiedad Mínimo Máximo
Presión (Psi) 50 5000
Temperatura (ºC) --------- 280
Viscosidad (cP) --------- 500000
Flujo de descarga (BPD) --------- 150000
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Las bombas centrifugas son denominadas
comúnmente bombas roto-dinámicas.
Su principal característica es que poseen
un órgano propulsor rotativo, el rotor, que
comunica generalmente energía hidráulica
cinética al fluido.
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Es la parte de la bomba que cubre las
partes internas de la misma, sirve de
contenedor del liquido que se impulsa, y
su función es la de convertir la energía de
velocidad impartida al liquido por el
impulsor en energía de presión.
Carcasa
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Eje o flecha
Trasmite movimiento
Es una pieza de forma tubular en la que se
sujetan todas las partes rotatorias de la
bomba centrifuga.
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Impulsores
El órgano propulsor, rotor o impulsor es
esencialmente una pieza cónica o
troncocónica dotada de palas.
Velocidad
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Anillos de desgastes
Los anillos de desgastes son colocados
para cumplir la función de aislantes al
roce o fricción en aquellas zonas en donde
se produciría un desgaste debido a las
cerradas holguras entre las partes fijas y
rotatorias de la bomba centrifuga.
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Aletas Giratorias o Alabes Aletas Giratorias o Alabes
Escape
1
2
3
Aspiración
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Bombas Centrífugas
Según diseño hidráulico
Según diseño mecánico
Según el eje de rotación
AxialesRadiales
Diagonales
AbiertoSemi- abierto
Cerrado
HorizontalesVerticales
Según diseño hidráulico
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Radial
Axiales
Diagonales
La corriente líquida se desplaza en planosradiales.
La corriente líquida se desplaza ensuperficies cilíndricas alrededor del eje derotación.
La corriente líquida se desplaza radial yaxialmente, denominándose también deflujo mixto.
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Según el diseño mecánico
Abierto
Semiabierto
Cerrado
De álabes aislados
Con una pared lateral de apoyo
Con ambas paredes laterales
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Según el eje de rotación
Horizontal
El eje de la bombay del motor estána la misma altura
No son auto aspirantes Requieren ser cebadas No son auto aspirantes Requieren ser cebadas
Evita el cebado
La un
encima
La bomba tiene uneje vertical y eldel motor está porencima
Vertical
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NET POSITIVE SUCTION HEAD
Requerida
Disponible
NPSHrequerida
NPSHDisponible
La presión del líquido es menor a la presión de vapor.
Hay formación de burbujas de gas en el líquido
Disminución dela capacidad debombeo.Disminución delrendimiento de labomba
PARTE 4 A_Cavitacion y NPSH.avi
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Propiedad Mínimo Máximo
Presión (Psi) 50 2130
Altura succión (ft) --------- 14,76
Volumen a manejar (BPD) 1900 3500
Contenido de aire y gas (%)Vol. --------- 0,5
VÁLVULAS
VÁLVULAS
¿Qué es una válvula? Partes comunes de las válvulas Tipos de válvulas
AISLAMIENTO
Válvulas de aislamiento lineal
Válvulas de CompuertaVálvulas de Globo
Válvulas de DiafragmaVálvulas de Guillotina
Válvulas de aislamiento giratorias
o rotatorias
Válvulas de BolaVálvulas de Macho
Válvulas de Mariposa
RETENCIÓN
Cheques
REGULACIÓN
Válvulas desviadorasVálvulas mezcladoras
SEGURIDAD
Válvulas de Seguridad y Alivio
de Presión
¿Qué es una válvula?Una válvula es un dispositivo mecánico destinado a controlar, retener, regular odar paso a un fluido.
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TAMAÑO: Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 300 ft (90 m) o más de diámetro.
TEMPERATURA:Puede trabajar con temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C).
PRESIÓN: Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa).
Partes comunes de las Válvulas:
1. Obturador.2. Eje.3. Asiento.4. Empaquetadura del eje.5. Juntas de cierre.6. Cuerpo y Tapa.7. Extremos.8. Pernos de unión.9. Accionamiento.
Las Válvulas independientemente de su tipo disponen de algunaspartes comunes necesarias para el desarrollo de su función:
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Válvulas de AislamientoSu misión es interrumpir el flujo de la línea de forma total ycuando sea preciso.
También llamadas Válvulas de cierre, de interrupción, debloqueo o de corte en virtud de su propósito dentro del sistemade fluidos.
Son clasificadas en dos grandes grupos en función delmovimiento que realizan para la obstrucción del fluido.
Válvulas de aislamiento lineal.
Válvulas de aislamiento giratorias o rotatorias.UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
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Válvulas de aislamiento linealSon aquellas cuyo movimiento deleje se realiza de forma vertical desdearriba hacia abajo para la acción decierre y de abajo hacia arriba para laacción de apertura.
Se caracterizan por sermovimientos de cierre y aperturalentos y accionados por volanteMulti vuelta.
Son imprescindibles cuando setrate de manejar fluidoscompresibles como el vapor con elfin de que el cierre lento noprovoque fenómenos hidráulicosque pudiesen dañar la válvula y elsistema general.
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1. Válvulas de compuerta Cierre de tajadera y volante
ABIETA: baja pérdida de carga
CERRADA: Buena estanqueidad
Muy útil y utilizada como todo/nada porbaja hf (abierta) y buena estanqueidad(cerrada)
No recomendable para regular por esarazón
Par necesario alto (bypass en paralelopara equilibrar presiones)
No se visualiza su posición
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COMPUERTA.avi.flv
Ventajas
• Alta capacidad.
• Cierre hermético.
• Bajo costo.
• Diseño y funcionamiento sencillos.
• Poca resistencia a la circulación.
Desventajas
• Control deficiente de la circulación.
• Se requiere mucha fuerza para accionarla.
• Produce cavitación con baja caída de presión.
• Debe estar cubierta o cerrada por completo.
• La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
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Válvulas de compuerta
2. Válvulas de globo Cierre mediante asiento/apoyo
Amplio campo de utilización
Abierta y maniobrada - alta hv
No útiles para todo/nada
No se visualiza la posición
Muy utilizadas en regulación: la mejor
Accionamiento del eje: manual ohidráulico
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Globe Valve.mp4
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Ventajas
• Estrangulación eficiente conestiramiento o erosión mínimos deldisco o asiento.
• Carrera corta del disco y pocasvueltas para accionarlas, lo cualreduce el tiempo y desgaste en elvástago y el bonete.
• Control preciso de la circulación.
• Disponible con orificios múltiples.
Desventajas
• Gran caída de presión.
• Costo relativo elevado.
Válvulas de globo
Válvulas de Aislamiento giratorio
Las Válvulas de aislamiento giratorioson aquellas cuyo movimiento del ejese realiza de forma rotatoria en 90ºcomo carrera total.
Se caracterizan por ser movimientosde cierre y apertura rápidos.
Normalmente se utilizan paratrasegar fluidos no compresibles enestado liquido y a presiones deejercicio bajas.
El mando de accionamiento sueleser una palanca de agarre.
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1. Válvulas de bola Cierre esférico giratorio
Apertura (en línea)/cierre(perpendicular)
Riesgo de maniobra rápida
Excelente estanqueidad
Abierta - Baja pérdida de carga
Cavitación: mejor comportamiento que lade compuerta
Visualización de posición
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Ball Valve.mp4
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Ventajas
• Bajo costo.
• Alta capacidad.
• Corte bidireccional.
• Circulación en línea recta.
• Pocas fugas.
• Se limpia por si sola.
• Poco mantenimiento.
• No requiere lubricación.
• Tamaño compacto.
• Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas
• Características deficientes para estrangulación.
• Alta torsión para accionarla.
• Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
• Propensa a la cavitación.
Válvulas de bola
Válvulas de mariposa Cierre mediante disco giratorio
Apertura (en línea)/cierre (perpendicular)
Abierta (90º grado apertura) / Cerrada (0º grado apertura)
Riesgo de maniobra rápida
Mayor sensibilidad (entre 15º - 70º) que Vcompuerta
Baja pérdida de carga (abierta)
Par necesario bajo (hidráulico mecánico)
Pequeñas (no desmultiplicador): gatillo de inmovilidad
Medianas: manuales con desmultiplicador
Grandes: motor eléctrico, desmultiplicador de maniobra
Visualización de posición
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Butterfly Valve.mp4
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Ventajas
• Ligera de peso, compacta, bajo
costo.
• Requiere poco mantenimiento.
• Numero mínimo de piezas móviles.
• No tiene bolas o cavidades.
• Alta capacidad.
• Circulación en línea recta.
• Se limpia por si sola.
Desventajas
• Alta torsión (par) para accionarla.
• Capacidad limitada para caída de
presión.
• Propensa a la cavitación.
Válvulas de mariposa
2. Válvulas de RetenciónSu misión es impedir que el flujo noretroceda hacia la zona presurizada cuandoesta decrece o desaparece.
Las Válvulas de Retención son aquellasque accionadas por la propia presión delfluido permiten el paso del mismo eimpiden el retroceso del mismo hacia laparte presurizada cuando la presión delsistema cesa.
Son válvulas unidireccionales que abrenen un sentido del flujo y son cerradas enel sentido opuesto del flujo.
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Process Technology_ Check Valves.mp4
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Existen diversos tipos de Válvulas de Retención en funciónde su diseño:
Válvulas de Retención de tipo Clapeta oscilante.
Válvulas de Retención con Clapeta excéntrica (“Tilt
Check”)
Válvulas de Retención de disco partido o doble plato.
Válvulas de Retención de disco con muelle.
Válvulas de Retención de bola.
Válvulas de Retención labiadas.
Válvulas de Retención de tipo pistón.
3. Válvulas de RegulaciónSu misión es modificar el flujo encuanto a cantidad, desviarlo, mezclarloo accionarlo de forma automática.
Son aquellas que modifican la cantidadde fluido en un sistema. Las Válvulas deregulación más habituales son lasaccionadas por una fuente de energíaexterna (eléctrica o neumática porejemplo).
Estas Válvulas se consideran como elelemento final del sistema de controlpor donde el fluido circula ynormalmente son empleadas enprocesos donde sea necesaria larealización de movimientos continuos yde regulación precisa.
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Las Válvulas de control pueden ser diseñadas en paso recto perotambién con tres vías de paso para realizar funciones de mezcla oderivación
Las válvulas mezcladoras: son aquellasque están proyectadas para actuar sobre laproporción de dos o más fluidos de entradapara producir un fluido de salida comúncambiando la posición del obturador.
Las Válvulas desviadoras o dederivación: son aquellas que estánproyectadas para actuar sobre dos o másfluidos de salida a partir de un fluido deentrada común cambiando la posición delobturador.
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4. Válvulas de Seguridad y Alivio de PresiónUtilizadas para proteger equipos ypersonal contra la sobre presión.
Las Válvulas de Seguridad y Alivio sondispositivos auto accionados por el fluidoque previenen la sobre presión enrecipientes presurizados, líneas y otrosequipos generales.
Las Válvulas suelen ser diseñadas enángulo de 90º para facilitar la evacuacióndel fluido del sistema.
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Válvulas de desahogo (alivio)Una válvula de desahogo esde acción automática para tenerregulación automática de la presión.
El uso principal de esta válvula espara servicio no comprimible y seabre con lentitud conforme aumentala presión, para regularla.
La válvula de seguridad es similar a laválvula de desahogo y se abre conrapidez con un "salto" para descargarla presión excesiva ocasionada porgases o líquidos comprimibles.
El tamaño de las válvulas dedesahogo es muy importante y sedetermina mediante formulasespecificas.
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Pressure Relief Valve.mp4
Válvulas de desahogoAplicaciones
Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.
Variaciones
Seguridad, desahogo de seguridad. Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio
corrosivo.
Ventajas
Bajo costo. No se requiere potencia auxiliar para la operación.
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TIPOGAMA DE TAMAÑO
[in]
CAPACIDAD DE PRESION
[PSI]
CAPACIDAD DE TEMPERATURA
[°F]
MATERIALES DE CONSTRUCCION
SERVICIO
COMPUERTA ½ a 48 Hasta 2500 Hasta 1800Bronce, hierro, acero,
acero inoxidable, aleaciones especiales.
Cierre (estrangulación limitada), liquidos limpios
y pastas aguadas.
BOLA 1/8 a 42 Hasta 10000 Criogenica hasta 10000
Hierro, acero, laton, bronce, acero inoxidable;
plástico y aleaciones especiales para
aplicaciones nucleares. Camisa completa de
plastico
Estrangulación y cierre; líquidos limpios,
materiales viscosos y pastas agudas.
MARIPOSA 2 hasta 2 ft o masHasta 2000 (caída
limitada de presion)
Hasta 2000 (temperaturas mas bajas
si tienen camisas o asientos blandos)
Materiales para fundir o maquinar. Las camisas pueden ser de plástico,
caucho o cerámica.
Estrangulación (cierre solo con asientos o tipos
especiales), liquidos limpios y pastas agudas
GLOBO ½ a 30 Hasta 2500 Hasta 1000Bronce, hierro, acero,
acero inoxidable, aleaciones especiales.
Estrangulación y cierre con liquidos limpios
ALIVIO ½ hasta 6 Hasta 10000 Criogenica hasta 1000
Hierro, bronce, acero, acero inoxidable, acero al
niquel y aleaciones especiales
Limitación de presión
COMPRESORES
COMPRESORES:
Son maquinas que aspiran aireambiente a la presión ytemperatura atmosférica y locomprime hasta conferirle unapresión superior. Son lasmaquinas generadoras de airecomprimido.
Llamados también corazón delsistema de refrigeración ya quebombea el refrigerante lo mismoque el corazón bombea la sangre
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Como funciona um compressor_básico(360p_H.264-AAC).mp4
FUNCIONES
• Aspirar el gas que proviene del evaporador ytransportarlo al condensador aumentando su presión ytemperatura
• Mantener en la aspiración en todo momento la presión deevaporación que corresponda a la cámara más fría.
CLASIFICACION
• Se clasifican según su construcción.• Según su desplazamiento.
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Según su Construcción:
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Compresores herméticos:
• Son aquellos que estánconstruidos dentro deuna carcasa de metal.
• Trabajan con velocidadesde 1,750 a 3,500 rpm conmotores de 2 y 4 polos.
• Estos motores se fabricandesde 1/20 HP a 7 ½ HP.
• Ventajas: Silenciosos,baratos.
• Desventajas: No sepuede reparar
Compresores semihermeticos:
• Están encerrados dentro de una carcasa con tapa de acceso para realizar inspecciones.
• Estos tienen su gran uso en la refrigeración comercial y se fabrican en caballajes de 2HP en adelante.
• Ventajas: Se pueden reparar.
• Desventajas: Son caros.
Compresores abiertos:
• Se diferencian de los semisellados porque tienen un eje que sale al exterior.
• Estos son movidos por motores externos
• Estos se fabrican desde 1HP a 300HP.
• Se utilizan en fábricas, barcos, autobuses.
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Según su construcción:
HERMETICOS
SEMIHERMETICOS
ABIERTOS
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SEGÚN SU DESPLAZAMIENTO.
Desplazamiento positivo.
Compresores de pistón. Compresores rotativos.
Rotativos de lóbulo. Rotativos tipo tornillo. Rotativos tipo paleta.
Desplazamiento dinámico.
Compresores radiales. Compresores axiales.
Según su desplazamiento:
COMPRESORES DE PISTÓN:
Son los de uso más difundido, endonde la compresión se efectúa porel movimiento alternativo de unpistón accionado por un mecanismobiela-manivela.
El campo de utilización de estoscompresores va desde 50 a25.000m/h de capacidad y presionesdesde a 1.000 o 2.000 bar.
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Se comprimen dentro de un espacio cerrado.
Desplazamiento positivo:
Compresor tipo pistones(720p_H.264-AAC).mp4
VENTAJAS:
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Alta eficiencia con altas relaciones de compresión.
Fiabilidad gracias a la temperatura de descargacontrolada y a una baja diferencia de presión.
Facilidad de instalación.
Facilidad de mantenimiento: con muchas partescomunes con los compresores de una etapa.
COMPRESORES ROTATIVOS:
La compresión de estasmaquinas es efectuada por dosrotores helicoidales, uno machoy otro hembra que sonprácticamente dos tornillosengranados entre sí y contenidosen una carcasa dentro de la cualgiran.El campo de aplicación de estosva desde 600 a 40.000 m /h y selogran presiones de hasta 25 bar.
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• Compresores rotativos de Lóbulos
Características
• Producen altos volúmenes deaire seco a relativamente bajapresión.
• Tienen pocas piezas enmovimiento.
• Son lubricados en general enel régimen de lubricaciónhidrodinámica aunque algunaspartes son lubricadas porsalpicadura del aceite.
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Los compresores de lóbulos tienen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados por engranajes.
• Compresores rotativos tipo Tornillo
Características:
• Silencioso, pequeño, bajo costo • Flujo continuo de aire • Fácil mantenimiento • Presiones y volúmenes moderados
Operación: Al girar los tornillos, elaire entra por la válvula de admisióncon el aceite. El espacio entre loslabios es progresivamente reducidoal correr por el compresor,comprimiendo el aire atrapado hastasalir por la válvula de salida.
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Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazadosque rotan paralelamente con un juego o luz mínima, sellado por la mezcla deaire y aceite.
• COMPRESORES ROTATIVOS TIPO PALETAS.
En el compresor rotativo apaletas el eje gira a alta velocidadmientras la fuerza centrifugalleva las paletas hacia la carcasa(estator) de afuera.
Características:• Silencioso y pequeño • Flujo continuo de aire • Buen funcionamiento en frío • Sensibles a partículas y tierra • Fácil mantenimiento • Presiones y volúmenes
moderados
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Desplazamiento Dinámico:
Los compresores dinámicos pueden ser Radiales(centrífugos) o de Flujo Axial.
Una de las ventajas que tienen ambas es que suflujo es continuo.
Estos compresores tienen pocas piezas enmovimiento, reduciendo la pérdida de energía confricción y calentamiento.
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Compresor RadialUna serie de paletas o aspas en un solo eje quegira, chupando el aire/gas por una entradaamplia y acelerándolo por fuerza centrifuga parabotarlo por el otro lado.
Características:
• El gas o aire sale libre de aceite
• Un flujo constante de aire
• Caudal de flujo es variable con una presión
fija
• El caudal es alto a presiones moderadas y
bajas
• Régimen de lubricación es hidrodinámico.
• La lubricación es por aceite de alta calidad
R&O o Grasa.
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Funcionamiento de un compresor centrífugo.wmv(240p_H.264-AAC).mp4
Compresores de Flujo AxialContiene una serie de aspas rotativas en forma de abanico que aceleran el gas de un lado al otro, comprimiéndolo. Esta acción es muy similar a una turbina. Funciona en seco, Solo los cojinetesrequieren lubricación.
Características
• Gas/Aire libre de aceite
• Flujo de aire continuo
• Presiones variables a caudal de flujo fijo
• Alto caudal de flujo. Presiones moderadas
y bajas
• Régimen de lubricación de cojinetes y
engranajes es hidrodinámica.
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BIBLIOGRAFÍA KENNETH J. BOMBAS, Selección, uso y mantenimiento; McGraw-Hill.
RICHARD W. GREENE. VALVULAS, Selección, uso y mantenimiento; McGraw-Hill.
RICHARD W. GREENE. COMPRESORES, Selección, uso y mantenimiento; McGraw-Hill.
www.comeval.es
www.bombadediafragma.blogspot.com
www.multilingualarchive.com/ma/enwiki/es/Diaphragm_pump
www.bombasindesur.com.ar/info/diafragma_funcion.htm
bombadediafragma.blogspot.com/2009/07/bomba-de-diafragma.html
www.valvias.com
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GRACIAS