Teoría Compresores y Equipos

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ServicioEconomía Cálculo

Atlas Copco anuncia el lanzamiento de su nuevaedición “Manual del Aire Comprimido”, un librode referencia concebido para ayudar a los usuariosde aire comprimido a optimizar su sistema.

Publicado originalmente en la década de los 70 yahora en su séptima edición, el “Manual del AireComprimido” 2011 incluye actualizaciones y nuevoscontenidos que reflejan los últimos avances ytendencias en este sector.

Es importante destacar que el “Manual del AireComprimido” (desarrollado durante años por losmejores especialistas en la materia e ingenieros de

Atlas Copco) es un documento de referencia impres-cindible para cualquier empresa, centro de formacióno cualquier persona interesada en la materia, queutilice aire comprimido en sus procesos.

En Atlas Copco, nuestra misión y compromiso esseguir contribuyendo a una productividad responsabley sostenible mediante una tecnología más segura,más limpia, más eficiente energéticamente y másrentable.

Atlas Copco lanzala nueva edicióndel Manual delAire Comprimido

Compartimos nuestro conocimiento

Para obtener un ejemplar gratuito del “Manual del AireComprimido”, haga click en el siguiente botón o solicíteloa través de nuestra web: www.atlascopco.es

FísicaUnidades físicasTermodinámicaAireTipos de CompresoresElectricidad

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Servicio

• Diseño de las instalaciones de compresores• Tratamiento del aire• Sistemas de refrigeración• Recuperación de energía• La sala de compresores• Distribución del aire comprimido• Instalación eléctrica• Ruido

Teoría• Física• Unidades Físicas• Termodinámica

• Aire• Tipos de compresores• Electricidad

Principios físicos y terminologíasobre la compresión del aire

Compresoresy Equipos

• Compresores de desplazamiento• Compresores dinámicos• Otros compresores• Tratamiento del aire comprimido• Sistema de control y regulación• Compresores transportables

Distintas tecnologías decompresión y equipamientos

Economía• Coste• Oportunidades de ahorro• Coste del ciclo de vida

Conozca el coste de producción de airecomprimido y oportunidades de ahorro

Cálculo • Ejemplo de diseño de instalaciones de aire comprimido• Datos de entrada• Selección de componentes• Trabajo de diseño adicional• Caso especial: gran altitud• Caso especial: producción intermitente• Caso especial: recuperación de energía del agua de refrigeración• Caso especial: caída de presión en la tubería

Aprenda a calcular una redde aire comprimido

Para más información:www.atlascopco.esaire.comprimido@es.atlascopco.com

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¡Bienvenido!

Si está leyendo este manual, enhorabuena. Con ello, ya está demostrando su grado de profesionalidad. Independientemente de su situación, ya sea una persona de negocios, experto en fabricación, cientí� co, estudiante universitario o simplemente alguien que quiere aprender más sobre el apasionante mundo del aire comprimido, es un honor para nosotros volver a compartir esta información.

La edición anterior, la sexta, vio la luz en 1998. La quinta edición se publicó en 1976. Como puede ver, llevamos décadas con esta obra y todavía seguimos mejorándola. Muchos ya deseaban, y nos habían solicitado, esta séptima edición del Manual del aire comprimido de Atlas Copco.

Este manual ha sido elaborado por algunos de los principales especialistas en tecnología de aire com-primido del mundo. La pasión por la excelencia es el motor que nos impulsa a seguir revolucionando la gama completa de tecnologías de aire comprimido que se fabrican hoy en día. Nuestros ingenieros se esfuerzan por compartir lo que han aprendido – creemos que esta transparencia es extremadamente importante para garantizar una mejora continua en la comunidad mundial del aire comprimido.

Como con cualquier tecnología de vanguardia, siempre deberán realizarse mejoras en las numerosas industrias que utilizan aire comprimido. Nuestra misión reside en seguir ofreciendo una productividad responsable por medio de una tecnología de aire comprimido más segura, más limpia, más rentable y de mayor e� ciencia energética.

Por tanto, agradecemos cualquier aportación de todos los lectores que puedan tener sugerencias, pre-guntas o respuestas sobre los desafíos del futuro. Para todos los que se adentran por primera vez en esta disciplina, disfruten de este “libro de texto”. Los que posean más experiencia, por favor sigan usando el manual como referencia. Esperamos que este manual aumente su interés y estimule su intelecto, ya que nuestra labor conjunta contribuirá a mejorar aún más el mundo del aire comprimido.

Stephan KuhnPresidente de Técnicas en Energía ComprimidaAtlas Copco

Agradecemos sus comentarioscompressedair@be.atlascopco.com

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011

1 Teoría01 acisíF 1.1

1.1.1 La estructura de la materia 101.1.2 La molécula y los diferentes estados de la materia 01

1.2 Unidades físicas 1111 nóiserP 1.2.1 11 arutarepmeT 2.2.1

1.2.3 Capacidad térmica 1131 ojabarT 4.2.1 31 aicnetoP 5.2.1

1.2.6 Caudal volumétrico 131.3 Termodinámica 13

31 soipicnirP 1.3.1 1.3.2 Leyes de los gases 14 1.3.3 Transferencia de calor 14 1.3.4 Cambios de estado 16 1.3.4.1 Proceso isocórico 16 1.3.4.2 Proceso isobárico 16 1.3.4.3 Proceso isotérmico 17 1.3.4.4 Proceso isentrópico 17 1.3.4.5 Proceso politrópico 17 1.3.5 Flujo de gas a través de una tobera 18 1.3.6 Flujo a través de las tuberías 18 1.3.7 Estrangulación 18

91 eriA 4.1 1.4.1 El aire en general 19

91 odemúh eriA 2.4.1 1.5 Tipos de compresores 20 1.5.1 Dos principios básicos 20 1.5.2 Compresores de desplazamiento positivo 20 1.5.3 Diagrama de compresores de desplazamiento 20 1.5.4 Compresores dinámicos 22 1.5.5 Compresión en varias etapas 23 1.5.6 Comparación: turbocompresor y desplazamiento positivo 23

42 dadicirtcelE 6.1 1.6.1 Terminología básica y de� niciones 24 1.6.2 Ley de Ohm para corriente alterna 24 1.6.3 Sistema trifásico 25

52 aicnetoP 4.6.1 1.6.5 El motor eléctrico 27 1.6.5.1 Velocidad de rotación 27 1.6.5.2 E� 72 aicneic 1.6.5.3 Clase de aislamiento 27 1.6.5.4 Clases de protección 27 1.6.5.5 Métodos de refrigeración 27

1.6.5.6 Método de instalación 28 1.6.5.7 Conexiones en estrella (Y) y

en triángulo (∆) 2892 raP 8.5.6.1

2 Compresores y equipo auxiliar2.1 Compresores de desplazamiento 32 2.1.1 Compresores de desplazamiento 32 2.1.2 Compresores de pistón 32 2.1.3 Compresores de pistón exentos aceite 32 2.1.4 Compresor de diafragma 34 2.1.5 Compresores de tornillo 34 2.1.5.1 Compresores de tornillo

exentos aceite 34 2.1.5.2 Compresores de tornillo inyectados 37 2.1.6 Compresores de uña 37 2.1.7 Compresores scroll 38 2.1.8 Compresores de paletas 40 2.1.9 Soplantes Roots 402.2 Compresores dinámicos 41 2.2.1 Compresores dinámicos en general 41 2.2.2 Compresores centrífugos 41 2.2.3 Compresores axiales 432.3 Otros compresores 43 2.3.1 Bombas de vacío 43 2.3.2 Compresores booster 43 2.3.3 Elevadores de presión 442.4 Tratamiento del aire comprimido 44 2.4.1 Secado del aire comprimido 44 2.4.1.1 Refrigerador posterior 45 2.4.1.2 Secador frigorí� co 46 2.4.1.3 Sobrecompresión 47

2.4.1.4 Secado por absorción 47 2.4.1.5 Secado por adsorción 47 2.4.1.6 Secadores de membrana 50

05 sortliF 2.4.2 2.5 Sistema de control y regulación 52 2.5.1 Regulación en general 52 2.5.2 Principios de regulación de los

compresores de desplazamiento 5335 oetneV 1.2.5.2 45 ssapyB 2.2.5.2

2.5.2.3 Estrangulación en la aspiración 54 2.5.2.4 Venteo con estrangulación

en la aspiración 54 2.5.2.5 Arranque/parada 54 2.5.2.6 Regulación de velocidad 54 2.5.2.7 Lumbrera de descarga variable 55

1.6.5.6 Método de instalación 28 1.6.5.7 Conexiones en estrella (Y) y

en triángulo (∆) 2892 raP 8.5.6.1

2 Compresores y equipo auxiliar2.1 Compresores de desplazamiento 32 2.1.1 Compresores de desplazamiento 32 2.1.2 Compresores de pistón 32 2.1.3 Compresores de pistón exentos aceite 32 2.1.4 Compresor de diafragma 34 2.1.5 Compresores de tornillo 34 2.1.5.1 Compresores de tornillo

exentos aceite 34 2.1.5.2 Compresores de tornillo inyectados 37 2.1.6 Compresores de uña 37 2.1.7 Compresores scroll 38 2.1.8 Compresores de paletas 40 2.1.9 Soplantes Roots 402.2 Compresores dinámicos 41 2.2.1 Compresores dinámicos en general 41 2.2.2 Compresores centrífugos 41 2.2.3 Compresores axiales 432.3 Otros compresores 43 2.3.1 Bombas de vacío 43 2.3.2 Compresores booster 43 2.3.3 Elevadores de presión 442.4 Tratamiento del aire comprimido 44 2.4.1 Secado del aire comprimido 44 2.4.1.1 Refrigerador posterior 45 2.4.1.2 Secador frigorí� co 46 2.4.1.3 Sobrecompresión 47

2.4.1.4 Secado por absorción 47 2.4.1.5 Secado por adsorción 47 2.4.1.6 Secadores de membrana 50

05 sortliF 2.4.2 2.5 Sistema de control y regulación 52 2.5.1 Regulación en general 52 2.5.2 Principios de regulación de los

compresores de desplazamiento 5335 oetneV 1.2.5.2 45 ssapyB 2.2.5.2

2.5.2.3 Estrangulación en la aspiración 54 2.5.2.4 Venteo con estrangulación

en la aspiración 54 2.5.2.5 Arranque/parada 54 2.5.2.6 Regulación de velocidad 54 2.5.2.7 Lumbrera de descarga variable 55

2.5.2.8 Descarga por válvula de aspiración 55 2.5.2.9 Carga–descarga–parada 55 2.5.3 Principios de regulación de los compresores dinámicos 56 2.5.3.1 Regulación en la aspiración 56 2.5.3.2 Regulación en la salida 56 2.5.3.3 Carga–descarga–parada 56 2.5.3.4 Regulación de velocidad 56 2.5.4 Control y monitorización 57

75 lareneG 1.4.5.2 2.5.4.2 Carga–descarga–parada 57 2.5.4.3 Control de velocidad 58 2.5.5 Monitorización de los datos 58 2.5.5.1 Medición de la temperatura 58 2.5.5.2 Medición de la presión 58 2.5.5.3 Monitorización 59 2.5.6 Sistema de control integral 60 2.5.6.1 Selector de secuencia de arranque 60 2.5.7 Control central 61 2.5.8 Monitorización remota 612.6 Compresores transportables 63

36 lareneG 1.6.2 2.6.2 Nivel sonoro y emisiones de escape 63 2.6.3 Flexibilidad operativa 64

3 Diseño y servicio de lasinstalaciones de compresores

3.1 Diseño de las instalaciones de compresores 66

66 lareneG 1.1.3 3.1.1.1 Cálculo de la presión de trabajo 66 3.1.1.2 Cálculo del consumo de aire 67 3.1.1.3 Medición del aire requerido 68 3.1.2 Centralización o descentralización 69

96 lareneG 1.2.1.3 3.1.2.2 Instalaciones centralizadas de compresores 69 3.1.2.3 Instalaciones descentralizadas de compresores 69 3.1.3 Diseño para funcionar a gran altitud 69

96 lareneG 1.3.1.3 3.1.3.2 El efecto en un compresor 70 3.1.3.3 Fuente de energía 71 3.1.3.3.1 Diseño de motores eléctricos 71 3.1.3.3.2 Diseño de motores IC 713.2 Tratamiento del aire 72

27 lareneG 1.2.3 3.2.2 Vapor de agua en el aire comprimido 72 3.2.3 Aceite en el aire comprimido 73

Cop

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NV,

Bel

gium

, 201

1 acústica y nivel de presión acústica 98 3.8.6 Mediciones de sonido 98 3.8.7 Interacción de varias fuentes de sonido 99 3.8.8 Reducción del ruido 99 3.8.9 Ruido dentro de las instalaciones

de compresores 100

4 Economía201 etsoC 1.4

4.1.1 Coste de producción de201 odimirpmoc eria 201 lareneG 1.1.1.4

4.1.1.2 Asignación de costes 1034.2 Oportunidades de ahorro 103 4.2.1 Potencia requerida 103 4.2.2 Presión de trabajo 103 4.2.3 Consumo de aire 104 4.2.4 Método de regulación 105 4.2.5 Calidad del aire 106 4.2.6 Recuperación de energía 107 4.2.7 Mantenimiento 108 4.2.7.1 Plani� cación del mantenimiento 108 4.2.7.2 Equipo auxiliar 1094.3 Coste del ciclo de vida 109

901 lareneG 1.3.4 011 VCC olucláC 2.3.4

5 Ejemplo de cálculo5.1 Ejemplo de diseño de

instalaciones de aire comprimido 1145.2 Datos de entrada 114 5.2.1 Necesidades de aire comprimido 114 5.2.2 Condiciones ambientales para

411 nóicceles al 5.2.3 Especi� caciones adicionales 1145.3 Selección de componentes 115 5.3.1 Dimensionamiento del compresor 115 5.3.2 Selección � nal del compresor 116 5.3.3 Selección del depósito de aire 116 5.3.4 Selección del secador 116 5.3.5 Resumen para continuar el cálculo 117 5.3.6 Comprobación de los cálculos 1175.4 Trabajo de diseño adicional 118 5.4.1 Cálculo de la cantidad de condensados producidos 118 5.4.2 Requisitos de ventilación en la sala de compresores 1185.5 Caso especial: gran altitud 119

5.6 Caso especial: producción intermitente 1205.7 Caso especial: recuperación de

energía del agua de refrigeración 121121 sisetópiH 1.7.5

5.7.2 Cálculo del caudal de agua en el circuito de recuperación de energía 122 5.7.3 Balance energético a través del intercambiador de calor 122

221 nemuseR 4.7.5 5.8 Caso especial: caída de presión

321 aírebut al ne

6 Apéndices6.1 El sistema internacional (SI)

621 sedadinu ed 6.2 Símbolos gráfi cos 1286.3 Diagramas y tablas 1306.4 Recopilación de las normas y

reglamentos aplicables 135531 lareneG 1.4.6 531 samroN 2.4.6 531 nóicalipoceR 3.4.6

6.4.3.1 Seguridad en máquinas 135 6.4.3.2 Seguridad en equipos a presión 135 6.4.3.3 Medioambiente 136 6.4.3.4 Seguridad eléctrica 136 6.4.3.5 Aparatos médicos – general 136 6.4.3.6 Estandarización 136 6.4.3.7 Especi� caciones y pruebas 136