Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (5ª PARTE)

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Compresores de tornillo

Los compresores de tornillo están disponibles en dos configuraciones básicas: el tipo Lysholm con tornillos gemelos, o el tipo de tornillo simple con rotores de puerta.

El tipo de compresor de tornillo gemelo es el más común. Utiliza dos rotores helicoidales entrelazados, uno macho y otro hembra, para alcanzar el proceso de compresión. El motor macho, que generalmente es el motor de impulsión, generalmente tiene cuatro lobes, mientras que el motor hembra tiene seis lobes. Los procesos de succión y descarga están controlados por puertos que se abren y cierran por el rotor sin el uso de válvulas. El diseño del puerto ayuda a reducir las pérdidas de caudal y proporciona un ratio de volumen integrado que da un rendimiento pico al ratio de presión correspondiente.

Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (4ª PARTE)

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Compresores Scroll

Los compresor scroll es la más nueva de los varios tipos de compresores usados para el mercado de masas. Sin embargo, está ganando rápidamente cuota de mercado. La carcasa de acero es una parte integral del ensamblaje motor-compresor. No se requiere una suspensión de resorte interna debido a los bajos niveles de vibraciones producidos por el mecanismo de scroll. El gas de succión normalmente se usa para enfriar el motor eléctrico. El enfriamiento también se lleva a cabo con conducción directa desde el motor a la carcasa y luego a la atmósfera.

Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (3ª PARTE)

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Compresores rotatorios

 Los compresores rotatorios se producen en dos tipos generales: el compresor de pistón rodante y el compresor de paletas rotatorias. El más común, el conocido como compresor rotatorio de paletas fijas o pistón rodante. Comúnmente se usan en pequeñas aplicaciones de refrigeración y aire acondicionado. El segundo tipo se usa fundamentalmente en aplicaciones de automoción.

Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (2ª PARTE)

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Compresores semiherméticos

Los compresores semi-herméticos se usan típicamente para capacidades de enfriamiento medias. Son similares a los compresores herméticos excepto en que la carcasa exterior normalmente está atornillada de forma que el compresor es accesible para el servicio. Una ventaja de este diseño es la facilidad de construcción de multicilindros y grandes compresores. Las uniones atornilladas externamente están selladas con juntas que son una fuente de pérdida de refrigerante en un periodo de tiempo largo. Los compresores recíprocos semiherméticos proporcionan excelente eficiencia comparada a los compresores de desplazamiento positivo en el rango de capacidad media. Los compresores recíprocos semiherméticos son normalmente máquinas resistentes; sin embargo, tienden a tener niveles de ruido y vibraciones relativamente altos.

Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (1ª PARTE)

Los compresores de aire y otros gases se usan para muchos propósitos en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales. Por ejemplo, los compresores de gases en aplicaciones industriales se usan en refrigeración, aire acondicionado, calefacción, transporte de gas natural, cracking catalítico, polimerización y otros procesos químicos. Si bien el compresor de gas puede ser similar en apariencia a un compresor de aire, están especialmente diseñados para cumplir los requerimientos de procesos químicos de presión, temperatura, o caudal, y son capaces de manejar los gases o mezclas específicas.

Sistemas y métodos para separación del gas usando motores de inducción de alta velocidad con compresores centrífugos

Describimos en este nuevo artículo un proceso de separación de gases usando motores de inducción de alta velocidad. Más específicamente hablamos del uso de motores de inducción con control de velocidad variable y compresores centrífugos para presurizar y/o evacuar recipientes adsorbentes dentro de un sistema de separación de gas de tipo adsorción.

Método de control de bombas con capacidad de control externa

Describimos un método para controlar bombas y otros dispositivos, tales como purificadores de aire, calentadores, enfriadoras, y otros sistemas tales como los de liberación de vacío por succión asociados con la circulación de fluidos.

En muchos sistemas electromecánicos, los variadores de frecuencia variable (VFD) se usan para operar con más eficiencia los motores. Por ejemplo, VFDs pueden usarse para sistemas de bombeo, elevadores, sistemas de transporte, calefacción, ventilación, aire acondicionado, compresores de refrigeración y motores de ventiladores. Tales sistemas electromecánicos incluyen al menos un motor trifásico y al menos un motor monofásico que operan juntos, al mismo tiempo. Es por tanto deseable que tanto el motor trifásico como monofásico operen con la misma fuente de energía. Sin embargo, en muchas aplicaciones los motores monofásicos se consideran incompatibles con la salida de potencia del VFD. Consecuentemente, es práctica común usar un motor trifásico donde es suficiente un motor monofásico para impulsar un motor monofásico con una fuente de alimentación separada. Esta práctica, aunque común, incrementa el coste del sistema.

Sistema de bombeo de lubricante incluyendo un controlador de frecuencia variable

Los sistemas de bombeo a menudo se usan para transferir y/o filtrar fluidos y lubricantes. Por ejemplo, los sistemas de bombas de lubricantes pueden usarse para transferir un lubricante desde el depósito de reparte de un suministrador al tanque de almacenamiento del cliente. Debido al amplio cambio de temperatura y al amplio rango de viscosidades presentadas por los lubricantes comunes, los sistemas de bombas de lubricantes eléctricos a menudo deben operar a bajos caudales para mantener las cargas de motores bajo los límites de los circuitos disponibles. Utilizando bajos caudales estos sistemas operan durante periodos de tiempo extendidos no deseables. Las bombas de lubricantes operadas por aire han sido desarrolladas para bombear más rápidamente lubricantes de bombas que tengan viscosidades variables. Sin embargo, a veces es deseable utilizar sistemas eléctricos de bombeo de lubricantes en vez de sistemas de bombeo operados por aire.

Método de control de sistemas de ventilación

Los sistemas de ventilación usualmente comprenden elementos de calefacción resistiva para calentar el gas pasando a través del sistema de ventilación. Un sistema de calefacción usualmente contiene uno o más elementos de calefacción, tales conductores o láminas, que son conectados a un suministro eléctrico (usualmente voltajes principales 230-480 V, 50 – 60 Hz). Cuando la electricidad pasa a través de los elementos de calor resistivos, alguna energía se pierde en forma de calor debido a la resistencia de esos elementos. Cuanta más corriente fluye a través de elementos térmicos resistivos, más calor se genera.

Sistema y método de presión constante para control de velocidad de bomba de velocidad variable con ecualización local para bombas disimilares

Hablamos en este artículo de los sistemas de bombeo de velocidad variable, los cuales varían la velocidad de las bombas usando variables de frecuencia variable para mantener una presión del sistema constante. Donde se requieren bombas múltiples para mantener la presión deseada, las bombas con bombeo y curvas de carga pueden experimentar un desequilibrio no deseado en la demanda para mantener la presión deseada si todas las bombas operan a la misma velocidad. Sería deseable ser capaz de ecualizar el perfil de carga para que todas las bombas operen mientras que a la vez mantienen la presión del sistema.

Optimización en tiempo real de la potencia en aplicaciones de velocidad variable en bombas eléctricas sumergibles

Una bomba sumergible ESP es un tipo de bomba con un motor eléctrico encerrado en una carcasa protectora de forma que el ensamblaje puede ser sumergido en el fluido bombeado. Un sistema de sellos mecánicos puede emplearse para prevenir que el fluido entre en el motor y origine un cortocircuito.

Control de presión estática de conductos

Los edificios modernos típicamente tienen sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado para controlar la temperatura de interior, presión, tasa de ventilación, y otras variables de forma que hacen un uso eficiente de la energía.  Una forma de conservar estos sistemas es usar un diseño de volumen de aire variable (VAV). Los componentes clave de un sistema de volumen de aire variable son un ventilador de alimentación y las unidades terminales. El ventilador de alimentación es un accionador principal que causa movimiento en el aire. Una unidad terminal contiene un dispositivo de estrangulamiento que regula una cantidad de aire suministrada a un espacio en un edificio que se controla para regular la temperatura y ventilación en ese espacio. El ventilador de alimentación está típicamente en comunicación con una pluralidad de unidades terminales.

Control de compresores de tornillo en refrigeración (2ª PARTE)

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El sistema de motor eléctrico puede accionar el compresor de tornillo puede impulsar el compresor de tornillo en respuesta a señales recibidas en el controlador. En particular, el sistema de motor eléctrico puede incluir un variador de frecuencia variable y un motor eléctrico. El motor eléctrico puede ser acoplado al compresor de tornillo para alimentar el rotor de tornillo mallado del compresor de tornillo. En otra configuración, el motor eléctrico puede incluir un motor de magnetismo permanente que impulsa los rotores a una velocidad que es dependiente de la frecuencia de señales de control polifásicos. En particular, el variador de frecuencia variable puede ajustar la frecuencia y corriente eléctrica de los señales de controles polifásicas basadas en las órdenes señales recibidas del controlador.

Control de compresores de tornillo en refrigeración (1ª PARTE)

Los compresores en los sistemas de refrigeración elevan la presión de un refrigerante de la presión del evaporador a la presión del condensador. La presión del evaporador a veces se refiere como la presión de succión y la presión del condensador se refiere como la presión de descarga.  En la presión de descarga, el refrigerante es capaz de enfriar un medio deseado. Muchos tipos de compresores, incluyendo compresores de tornillo rotatorios, se usan en tales sistemas de refrigeración.

Optimización en tiempo real de la potencia en aplicaciones de velocidad variable en bombas eléctricas sumergibles

Una bomba sumergible ESP es un tipo de bomba con un motor eléctrico encerrado en una carcasa protectora de forma que el ensamblaje puede ser sumergido en el fluido bombeado. Un sistema de sellos mecánicos puede emplearse para prevenir que el fluido entre en el motor y origine un cortocircuito.

Reacondicionando una unidad de manejo de aire con un variador de frecuencia variable

Un gran porcentaje de sistemas para manejar aire actualmente en uso se instalaron en la década de los ochenta y noventa y son diseños de volumen de aire constante. Estos sistemas calientan o enfrían un volumen de aire constante y generalmente más de lo necesario. Durante gran parte de la operación de estos sistemas, una gran cantidad de energía se derrocha innecesariamente al calentar o enfriar esos volúmenes de aire para ventilación o la distribución de energía de calentamiento o enfriamiento.

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (6ª PARTE)

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Las tres curvas de la bomba representan diferentes diámetros de impulsor. Las intersecciones de la curva del sistema con la curva de la bomba identifican el caudal en cada bomba que será suministrado si se instala en ese sistema. Para este ejemplo tanto la bomba A como la B son buena elección porque operan cerca de su rango de mejor eficiencia. La siguiente figura muestra la altura y caudal que una bomba B producirá cuando opere en un sistema de 97 a 450 L/m. La altura de succión positiva neta (NPSH) y potencia de freno (bhp) se obtienen como se muestra en la figura con la que abrimos el post.

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (5ª PARTE)

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Estas válvulas típicamente contienen un flotador, que eleva y cierra el orificio cuando el cuerpo de la válvula se llena con agua. Una vez la línea se ha presurizado, este tipo de válvula no puede reabrirse para quitar aire que puede subsecuentemente acumularse hasta que la presión es negativa, permitiendo que el flotador caiga. Si la presión es negativa durante un transitorio o durante el drenaje, el flotador cae y admite aire en la línea. Para estas tuberías de pared delgada que pueden colapsar bajo vacíos internos, las válvulas de aire/vacío se dimensionarán para una rotura total de la tubería en la elevación de la tubería más baja. La válvula de vacío debe suministrar un caudal de aire igual a la máxima tasa de drenaje del agua de la rotura de la tubería y en una presión de la tubería interna por encima de la presión de colapso de la tubería.

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (4ª PARTE

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a.      Válvulas de control

La selección de válvulas de control del tipo o tamaño equivocado puede dar como resultado un pobre rendimiento, severos transitorios, y reparaciones frecuentes. La selección de válvulas de control apropiadas requiere comprender varios tipos de válvulas de control y analizar cómo funcionan como parte del sistema en el que se instalan. Una válvula de control que opera satisfactoriamente en un sistema puede ser totalmente inadecuada en otro. Cada tipo de válvula tiene características únicas que dan ventajas o desventajas comparadas con las otras. Las características de las válvulas de control que describen su rendimiento hidráulico y que serían considerados en el proceso de selección incluyen:

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (3ª PARTE)

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Cargas externas

Hay situaciones donde la carga externa es el factor de control determinando si la tubería colapsará. La magnitud de la carga externa depende del diámetro de la tubería, el material de la tubería, la ovalidad (desviación de lo redondeado) de la sección transversal de la tubería, la anchura de la zanja, la anchura de la cubrición, el peso específico del suelo, el grado de saturación del suelo, el tipo de material de relleno, el método usado para relleno, el grado de compactación, y las cargas vivas. La carga de la tierra se incrementa con la anchura y profundidad de la trinchera, y la carga viva se reduce con la profundidad de la cubrición. El efecto acumulado de todas estas fuentes de cargas externas requiere considerable estudio y análisis.

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (2ª PARTE)

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a.      Pérdidas locales

El flujo a través de válvulas, orificios, codos, transiciones, etc., causa separación de caudal que da como resultado la generación y disipación de corrientes de eddies turbulentas. Para sistemas cortos conteniendo muchas curvas, válvulas, T, etc. Pérdidas locales y menores pueden exceder las pérdidas de fricción. Las pérdidas por altura h_l asociadas con la disipación causada por una menor pérdida es proporcional a la altura de velocidad y puede ser tenida en cuenta para una pérdida menor o local usando la siguiente ecuación:

En donde K_l es el coeficiente de pérdida menor y Am es el área de la tubería a la entrada a la pérdida local. El coeficiente de pérdidas K_l es análogo a fL/d.

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (1ª PARTE)

Una nueva guía destinada a exponer en varios capítulos lo esencial de los cálculos hidráulicos en los sistemas de tuberías. Describimos las ecuaciones esenciales, fricción del fluido, pérdidas locales, diseño de tuberías, selección de válvulas, transitorios, válvulas de control, válvulas de aire, selección de bombas y operación simultánea de varias bombas.

Perspectivas de la transformación de energía en residuos

Las tecnologías WTE convierten la energía química almacenada en los residuos asociados con las actividades humanas en calor, vapor y electricidad. Las fuentes de combustible primaria incluyen residuos sólidos municipales y otros materiales ricos en metano que se generan cuando las sustancias orgánicas se descomponen en ausencia de oxígeno.

Modernas herramientas para diseñar subestaciones

El diseño de subestaciones utilizando las viejas técnicas requiere muchas horas de trabajo y alto consumo de combustible. Pese a ello son muchos los diseñadores que usan aún técnicas de hace cien años.

Por supuesto, algunas firmas utilizan procesos pioneros en el diseño. El diseño de subestaciones inteligentes es ya una realidad. Inicialmente se comenzó con la medición. Luego se avanzó hacia los sistemas de comunicación y el software de gestión.

Las distribuidoras añaden sensores, sofisticados sistemas de supervisión y diagnosis. También se están implantando sistemas de control y supervisión computerizadas. Las comunicaciones se realizan con fibra óptica y sistemas de red.

Los ingenieros usan Microsoft spreadsheet y programas de bases de datos, programas CAD PLS-CADD, ETAP, EMPTP-RV y CYME.

Pero el software de ingeniería es capaz de más. Puede unirse al software comercial de la empresa. De esta forma pueden reducirse muchas tareas intensivas en mano de obra, tales como la entrada automática de datos, y la gestión de proyectos más eficientemente.

La construcción de subestaciones es una actividad en auge en el mundo pese a la crisis económica. Más de 8.000 subestaciones se están construyendo entre 2011 y 2015. Dos ingenieros pueden necesitar entre cuatro y seis meses para diseñar una subestación de distribución simple. Si se trata de un proyecto más complejo, como una subestación de transmisión, la intensidad en horas se incrementa exponencialmente. No hay motivos para que el diseño de una subestación no pueda ser automatizado.

Al menos el 80 % de los proyectos de subestaciones pueden hacerse siguiendo diseños estandarizados mientras que alrededor del 20 % requieren alguna forma de diseño a medida.

Bibliografía:

• Substation design in the third dimension. Transmission & Distribution World. April 2007 

Nuevas tecnologías para sustituir cables de extra-alto-voltaje

En Japón, las distribuidoras eléctricas han instalado cables subterráneos en sus sistemas de transmisión de hasta 500 kV para suministrar a sus plantas eléctricas en áreas urbanas. La construcción de estas instalaciones subterráneas es costosa y delicada. Por ello, las centrales de generación japonesas, hacen necesario incrementar la capacidad de los circuitos existentes o reemplazar los cables más viejos.

Oportunidades de las redes para medición inteligente del agua

Cada vez más empresas están integrando soluciones ICT avanzadas en sus operaciones. Con mediciones de agua inteligentes se consigue ayudar en la identificación y reducción de pérdidas.

Las industrias de agua y aguas residuales, como muchas otras, están experimentando un proceso de transformación a través del uso de ICT y generación de datos en tiempo real. El propósito es incrementar las eficiencias operacionales y de gestión.

Controlador celular inalámbrico para sitios remotos

Xenon ha introducido el T925 wireless Cellullar Controller para conectar sitios remotos con estaciones de control y supervisión central mediante redes celulares. Una red de comunicación remota elimina la necesidad de hacer conexiones ethernet cableadas. La red opera desde cualquier localización mundial con cobertura celular.

El T925 permite al usuario final, OEMs y fabricantes de máquinas, adquirir de máquinas, adquirir datos de sus sistemas de automatización a través de celulares a miles de kilómetros. Aplicaciones típicas incluyen líneas de tuberías, estaciones de bombeo y subestaciones eléctricas. El T925 puede ser conectado a una gran variedad de componentes en sitios remotos y aceptan hasta siete entradas ethernet, cuatro entradas digitales, cuatro entradas analógicas y dos entradas de temperatura.

Despliegue del almacenamiento en baterías en las redes de distribución

El almacenamiento en baterías cada vez es más importante en las redes de distribución ya que las redes eléctricas desarrollan cada vez más sistemas que integran energía generada de fuentes renovables intermitentes, tales como el viento y la energía solar, y suministran a nuevas cargas emergentes, tales como los vehículos eléctricos y bombas de calor. Las tecnologías de almacenaje han incluido el uso de almacenamiento por bombeo, baterías de plomo ácido y baterías basadas en níquel.

Utilización de los sensores en pozos petrolíferos submarinos

En todo el mundo se vienen instalando sistemas de sensores de temperatura ópticos distribuidos (DTS) en aplicaciones subacuáticos, y la fibra óptica se ha usado para lecturas DTS durante ensayos prolongados. Usando un sistema DTS para supervisar pozos petrolíferos submarinos de alta presión y temperatura. El objetivo de estas aplicaciones es supervisar las características del caudal del pozo en tiempo real, llevando a una comprensión más clara del rendimiento del depósito a la vez que se ahorra tiempo en la torre de perforación y disminuyen los riesgos ambientales y para la seguridad.

Estas nuevas técnicas de evaluación permiten realzar el conocimiento del caudal zonal en todo el depósito.

También pueden especificarse medidores de temperatura y presión en el pozo.  Estos sistemas permiten colectar datos durante meses y analizar las presiones transitorias que se producen en el pozo.

Instalación de sistemas DTS y fibra

Un sistema DTS se instala con un cable de alta temperatura eléctrica de fibra óptica integrado. El sistema DTS registra una medición de tempera cada metro a lo largo de toda la longitud de fibra óptica para analizar la luz obtenida de una fuente óptica pulsada. El perfil de temperatura resultante se interpreta posteriormente para proporcionar información sobre los perfiles de producción del pozo. Debido a que los datos de producción son continuos, los cambios de producción en el tiempo pueden ser vistos como una consecuencia de las condiciones cambiantes del depósito.

Integridad de la supervisión

Los datos DTS pueden ser usados para supervisar la integridad del pozo y el rendimiento de las válvulas de elevación de gas en condiciones en las que fluye el producto o en las paradas.

Bibliografía:

·         Subsea surveillance. Oilfield Technology Vol. 05 issue 04-may 2014

Palabras clave:

Optical distributed temperatura sensor (DTS)