Equipos y maquinaria para transporte de fluido compresible. INTRODUCCIÓN Los costes de conducciones y equipo necesarios para el flujo de fluidos constituyen un gasto considerable en una instalación, que puede llegar a ser un tercio del coste total de la planta. Además, el diseño de las conducciones y los sistemas hidráulicos determinan los costes de energía, que también suponen un alto porcentaje del coste total. Sin embargo los tipos de conducciones y las características de los accesorios y máquinas encargadas de la circulación del fluido estarán supeditadas a las características de éste y de su flujo. Considerando todos los factores, se tratará de reducir al mínimo el coste de la instalación.
Equipos y maquinaria para transporte de fluido compresible IMPULSIÓN DE GASES Las máquinas que se encargan de la impulsión de los gases son los ventiladores, las soplantes y los compresores. La diferencia entre ambos es la presión a que se somete a los gases, que varía de 12 cm de agua hasta 40102 kn/m2.
VENTILADORES a) Ventiladores Se limitan a hacer circular el gas, no lo comprimen (presiones de 12 a 150 cm. de agua), por lo que no varían su densidad. Se clasifican en: - Ventiladores axiales: constan de un disco dotado de aspas que giran sobre un eje paralelo a la dirección de impulsión - Ventiladores centrífugos: son muy similares a las bombas centrífugas de los líquidos. Pueden tener aspas rectas o álabes curvados. Su rendimiento varía con la temperatura y la densidad del gas.
VENTILADORES Un ventilador es una turbomáquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento Clasificación ventiladores de baja presión: hasta una presión del orden 200 mm c agua (ventiladores propiamente dichos). ventiladores de media presión: entre 200 y 800 mm c agua (soplantes) ventiladores de alta presión: entre 800 y 2500 mm c agua (turbosoplantes) ventiladores de muy alta presión, mayor a 2500 mm c agua (turbocompresores)
En función de la trayectoria del fluido de flujo radial (centrífugos) de flujo semiaxial (helicocentrifugos) de flujo axial
Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes: álabes curvados hacia adelante, álabes rectos, álabes inclinados hacia atrás/curvados hacia atrás.
Ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia delante, radiales y atrás
Ventiladores Centrifugos
SOPLANTES Proporcionan a los gases presiones de 250 a 400 kn/m2. Existen diversos tipos: - Soplantes de desplazamiento positivo: son equivalentes a las bombas volumétricas rotatorias. Suministran caudales de 0,5 a 200 m3/min. - Soplantes centrífugas: similares a las bombas centrífugas de una sola etapa. Proporcionan caudales de 30 a 30.000 m3/min. Éstas últimas (turbosoplantes) se consideran ya compresores.
SOPLANTES - Soplantes axiales: tienen un eje horizontal sobre el que se montan varias coronas de álabes (etapas). Llegan a proporcionar caudales del orden de 105 m3/min. Son muy ventajosas debido a su menor tamaño, pero vulnerables a la erosión y la corrosión (Fig. 25). - Soplantes de anillo líquido: un rodete de álabes curvados giran en una carcasa parcialmente llena de agua. La velocidad de giro impulsa al agua a las paredes, formando un anillo hidráulico y dando lugar a cavidades en las que se aloja el gas. El agua también sirve de refrigerante. Tiene el inconveniente de que el gas se puede disolver en el agua, disminuyendo el caudal suministrado
SOPLANTES CENTRIFUGOS De alta presión anticorrosivos
Soplantes de canal lateral
Soplador de canal lateral
Soplador centrifugo
APLICACIONES DE SOPLANTES Oxigenar en la produc ción de biogas COMBUSTIÓN SUMERGIDA (Para la cocción de alimentos u otros)
Transporte neumático Agitación de baños electrolíticos
Compresores Silencioso
Compresores Un compresor es una máquina capaz de elevar la presión del gas que maneja. En la industria la misión de los compresores es: Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos; Proveer de aire para combustión; Recircular gas a un proceso o sistema; Producir condiciones idóneas para que se produzca una reacción química; Producir y mantener niveles de presión adecuados por razones de proceso de torres; Alimentar aire a presión para mantener algún elemento en circulación.
COMPRESOR Impulsan gases a presiones muy superiores de 400 kn/m2, a través de varias etapas. La compresión de los gases se intenta que se lleve a cabo isotérmicamente, refrigerando el gas comprimido. Existen dos tipos fundamentales: - Compresores alternativos: son los más utilizados en la industria química. Tienen un funcionamiento muy parecido al de las bombas alternativas. Constan de uno o varios cilindros (etapas) que operan bajas velocidades. En los más grandes el rendimiento es del 90%. - Compresores centrífugos: son de múltiples etapas (de 5 a 8) y son análogos a las bombas centrífugas. El gas aspirado se desplaza radialmente hacia el exterior, ganando energía cinética, que luego se traduce en presión. Trabaja a altas velocidades
Compresores de paletas Dan menos caudal y presión que los compresores de pistón, pero son más pequeños y silenciosos. Tienen un rotor con paletas, las paletas dirigen el aire adquirido del exterior hacia unas cámaras que son las que dotan de presión al aire resultante, es decir, al comprimido.
Compresor de tornillo Están construidos con dos o tres tornillos o husillos, solapados entre sí. Se logra generar presiones de hasta 20 bares. Son los más económicos y silenciosos. En la actualidad no son los más usados, pero están adquiriendo mercado industrial, pues su mantenimiento es muy sencillo y tienen un caudal medio.
Compresor de tornillo
Compresor de pistón El compresor de pistón es uno de los más antiguos diseños de compresor, pero sigue siendo el más versátil y muy eficaz. Este tipo de compresor mueve un pistón hacia delante en un cilindro mediante una varilla de conexión y un cigüeñal.
CRITERIOS DE SELECCION A la hora de seleccionar el tipo de máquina que debe utilizarse hay que saber primero el tipo de gas que se va a impulsar (características y propiedades) y las condiciones de impulsión. Existen gráficas comparativas de los diversos tipos de ventiladores, soplantes y compresores en función del caudal y de la carga total, de donde se puede concretar el aparato más indicado en cada caso. También se tienen en cuenta factores como el ruido, la contaminación del gas, el mantenimiento, etc.