Estabilización del flujo en un sistema de compresión por etapas

Abstract

La compresión de gases y más intensamente la compresión de aire, es una operación industrial de las más necesarias que permite obtener aire a altas presiones para ser utilizado en herramientas neumáticas o en máquinas térmicas. Por esto los compresores, que son las máquinas diseñadas para este fin merecen cierta atención a su operación. El presente trabajo contiene un análisis de un aspecto importante en la obtención de aire comprimido utilizando un compresor de múltiples etapas. Se trata aquí de analizar el efecto que se produce en un compresor de este tipo cuando varía la temperatura del aire comprimido al final del enfriamiento intermedio motivadas por variaciones en el intercambiador de calor. Es evidente, que un compresor de múltiples etapas diseñado para un máximo rendimiento, debe observar ciertas condiciones de funcionamiento para las cuales, existirá un intercambiador de calor adecuado para el enfriamiento intermedio. De manera que una variación en uno de los parámetros del intercambiador, ocasionará también variaciones en los parámetros del compresor obligando a éste a conseguir su propio equilibrio afectando por supuesto a sus diferentes etapas de compresión, una vez producido el desequilibrio. Aunque este estudio puede hacerse para procesos de compresión de cualquier gas y para compresores de múltiples etapas, por simplificación y claridad, este trabajo se desarrollará aplicándolo a un compresor de aire del tipo reciprocante, de dos etapas. Este compresor cuenta con un enfriador intermedio independiente que usa agua limpia. Además, será movido por un motor síncrono, teniendo por lo tanto un régimen de funcionamiento a RPM constantes. Las variaciones en el intercambiador de calor traerán como consecuencia principalmente, cambios en la temperatura, presión y volumen específico del aire comprimido al final del enfriamiento intermedio, por lo cual el compresor entra en desequilibrio. Esto estado no puede mantenerse, por lo tanto, tendrá que variar otros parámetros para llegar a la estabilización. Queda establecido desde ya que la estabilización del flujo a que se refiere el título de este trabajo únicamente se centraliza en la máquina compresión de aire sin tomar en cuenta lo que pueda suceder en el receptor de aire o después de él. Tratándose pues de causas propias de la aplicación de estas máquinas, es evidente que sus consecuencias atentan contra su rendimiento y es necesario hacer un estudio de ellas para mantener o mejorar el buen aprovechamiento de la energía.