Este documento presenta conceptos básicos sobre presión, flujo de aire y relación de compresión. Explica la diferencia entre presión absoluta y relativa, y entre flujo normal y flujo de aire libre (FAD). También describe la relación entre presión y flujo, donde a mayor presión se requiere mayor esfuerzo de bombeo. Finalmente, ofrece recomendaciones sobre fugas de aire y conversiones de unidades.

1. Jean M. Autrique // Alejandro Soto
Teoría Básica e Importancia de
condiciones de sitio

2. COMPROMETIDOS CON UNA PRODUCTIVIDAD
SUSTENTABLE
Todo lo que la gente Atlas Copco hace para poder
asegurar confiabilidad y resultados duraderos, mediante
el uso responsable de los recursos: Humanos,
ambientales y económicos.

3. Conceptos Básicos
 Presión
 Flujo (FAD vs Normal)
 Relación de compresión
Agenda:
3

4. 4
PRESION

5. Presión
5

6. Relative Pressure:
Puede ser negativa
Absolute Pressure:
Siempre es positiva
atm
RELATIVE
PRESSURE
ABSOLUTE
PRESSURE
1000 mbar (a)
P
0
Presión -¿Absoluta o relativa?
6

7. Installed capacity comparison
UAE
1800 m.a.s.l. = 0.80 bar(A)
0 m.a.s.l. = 1.013 bar(A)
Nivel del Mar
Mexico
Estratosfera
16 - 20 km

8. 8
FLUJO

9. Tipos de Flujo
Másicos
Normal Standard(US) Standard(CAGI)
Volumétricos
Inlet FAD
Tipos de Flujo
9
Condiciones:
Presión: 1.013 bar
T: 0°C
HR: 0%
Condiciones:
Presión: 1.013 bar
T: 15.56°C
HR: 0%
Condiciones:
Presión: 1 bar
T: 20°C
HR: 0%
Condiciones:
Presión: Sitio
T: Sitio
HR: Sitio
Sin considerar
perdidas en comp.
Condiciones:
Presión: Sitio
T: Sitio
HR: Sitio
AireExpandido
Lo que requiere la herramienta/Maquinaría Lo que comprime el compresor
compensación

10. ¿Aire Normal vs Aire FAD ?

11. Consumo de Aire en la Herramienta
11
Volumen: 0.000342028 m3
Diámetro: 1.5 in
Largo: 30 cm
Ciclos por Hora: 1800
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr
Se pudiera calcular el volumen a llenar, pero
¿Este volumen que es (FAD, Normal, Scfm)?
Asumiendo que se tiene un pistón neumático, y se conoce sus
medidas y numero de ciclos que hace por hora:

12. No! No es ninguno de ellos.
Ese es el volumen que hay que llenar, pero
vamos a definir cada uno.

13. Nm3 /hr
Flujo Expandido
Considerando: 1.013 bar(A)
Temperatura: 0°C
HR: 0%
Presion de Trabajo
Considerando: 7 bar(G)*
Temperatura: 0°C
HR: 0%
*ejemplo:
FAD m3 /hr
Flujo Expandido
Considerando: Presion de Sitio
Temperatura: Temperatura de Sitio
HR: Humedad de Sitio
Presion de Trabajo
Considerando: 7 bar(G)*
Temperatura: 0°C
HR: 0%
Flujo FAD, Flujo Normal

14. Consumo de Aire en la Herramienta
14
Nm3 /hr
Flujo Expandido
Considerando: 1.013 bar(G)
Temperatura: 0°C
HR: 0%
Volumen: 0.000342028 m3
Diámetro: 1.5 in
Largo: 30 cm
Ciclos por Hora: 1800
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr

15. Consumo de Aire en la Herramienta
15
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr
V(N) = 0.615 m3/hr*8.013 Bar(A) /1.013 Bar(A)
V(N) = 4.864 Nm3/hr
7.0 bar(G) o 7.77 bar(A)
6.0 bar(G) o 6.77 bar(A)
Nivel del Mar: 1.013 bar(A)
V(N) = 0.615 m3/hr*7.77 Bar(A) /1.013 Bar(A)
V(N) =4.717 Nm3/hr
Nivel del Mar: 0.77 bar(A)
-3% menos flujo

16. Consumo de Aire en la Herramienta
16
Volumen: 0.000342028 m3
Diámetro: 1.5 in
Largo: 30 cm
Ciclos por Hora: 1800
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr
FAD m3 /hr
Flujo Expandido
Considerando: Presion de Sitio
Temperatura: Temperatura de Sitio
HR: Humedad de Sitio

17. Consumo de Aire en la Herramienta
17
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr
V(N) = 0.615 m3/hr*8.013 Bar(A) /1.013 Bar(A)
V(N) = 4.864 m3/hr (FAD)
7.0 bar(G) o 7.77 bar(A)
6.0 bar(G) o 6.77 bar(A)
Nivel del Mar: 1.013 bar(A)
V(N) = 0.615 m3/hr*7.77 Bar(A) /0.77 Bar(A)
V(N) =6.20 m3/hr (FAD)
Nivel del Mar: 0.77 bar(A)
27% más flujo

18. Si los que vendieran los pistones/herramientas
especificaran su flujo en FAD, tendrían que
hacer tablas dependiendo de la altitud.
Si lo especifican en Normal, se aseguran que
funcione en cualquier lugar que la pongan.

19. 19
¿Cuál es la relación entre volumen y presión?

20. Relacion: Presion & flujo
20
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l

21. Relacion: Presion & flujo
21
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l
1.013 bar(A) 1.013 bar(A)
2.026 bar(A)

22. Relacion: Presion & flujo
22
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l
1.013 bar(A) 1.013 bar(A)
2.026 bar(A)
3.039 bar(A)
4.052 bar(A)

23. Relacion: Presion & flujo
23
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l
0.77 bar(A) 0.77 bar(A)
1.54 bar(A)

24. Relación: Presión & Flujo
24
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l
0.77 bar(A) 0.77 bar(A)
1.54 bar(A)
2.31 bar(A)
3.08 bar(A)
3.85 bar(A)

25. 25
BUENOS TIPS QUE TOMAR EN CUENTA!

26. NOTA IMPORTANTE
26
Volumen/hr = 0.61564959 m3/hr
V(N) = 0.615 m3/hr*7.77 Bar(A) /1.013 Bar(A)
V(N) =4.717 Nm3/hr
7.0 bar(G) o 7.77 bar(A)
6.0 bar(G) o 6.77 bar(A)
V(N) = 0.615 m3/hr*6.77 Bar(A) /1.013 Bar(A)
V(N) =4.110 Nm3/hr

27. Fugas:
Costo (cfm/año): 67,392 Pesos / Año

28. Relación: Presión & Flujo
28
Bomba Manual
Volumen: 1 l/bombeo
Tanque
Volumen: 1 l
0.77 bar(A) 0.77 bar(A)
1.54 bar(A)
2.31 bar(A)
3.08 bar(A)
3.85 bar(A)
FACIL
DIFICIL

29. 29
CONVERSION DE UNIDADES
(CALCULO MANUAL)

30. 30
Ejercicios
 Un compressor de 250 m3/h FAD a 3000 metros sobre el nivel del mar,
donde la temperatura máxima es de 23°C y el aire es seco (humedad
relativa 0%).
 Calcular lo siguiente:
a) Caudal equivalente N m3/min
b) Caudal equivalente S cfm
c) Masa
 Considerar:
– 1 m3 = 1000 litros
– 1 m3/h = 0,5886 cfm
– °K = °C + 273
– 1 bar = 1x105 Pa
– Presión atmosférica a 3000 m.s.n.m. = 0,701 bar(a)
FAD a Normal y Standard

31. 31
Ejercicios
 a) Caudal equivalente N m3/min
– 159,558 N m3/h
– 1 hora = 60 min
– 2,659 N m3/min
FAD a Normal y Standard
Normal
NormalNormal
FAD
FADFAD
T
VP
T
VP 


K
Vabar
K
FADhmabar Normal





273
)(013,1
)27323(
250)(701,0 3

32. 32
Ejercicios
 b) Caudal equivalente S cfm
– 168,653 S m3/h
– 1 m3/h = 0,5886 cfm
– 99,27 S cfm
FAD a Normal y Standard
STD
STDSTD
FAD
FADFAD
T
VP
T
VP 


K
Vabar
K
FADhmabar STD





56,288
)(013,1
)27323(
250)(701,0 3

33. 33
Ejercicios
 c) Masa
– 250 m3/h = 0,069444 m3/s
– 0,701 bar = 0,701 x 105 Pa
– m = 0,0573 kg/s
FAD a Normal y Standard
TR
PV
m



KKkgJ
Pasm
m



)27323()(05,287
10701,006944,0 53

34. 34
Ejercicios
 Se requieren 320 S cfm a 3800 metros sobre el nivel del mar, donde la
temperatura máxima es de 32°C y el aire es seco (humedad relativa 0%).
 Calcular lo siguiente:
a) Caudal equivalente l/s FAD
b) Caudal equivalente N m3/h
c) Masa
 Considerar:
– 1 cfm = 0,472 l/s
– 1 cfm = 1,699 m3/h
– °K = °C + 273
– 1 bar = 1x105 Pa
– Presión atmosférica a 3800 m.s.n.m. = 0,633 bar(a)
Standard a Normal y FAD

35. 35
Ejercicios
 a) Caudal equivalente l/s FAD
– 541,3 cfm FAD
– 1 cfm = 0,472 l/s
– 255,5 l/s FAD
Standard a Normal y FAD
FAD
FADFAD
STD
STDSTD
T
VP
T
VP 


K
Vabar
K
Scfmabar FAD





)27332(
)(633,0
56,288
320)(013,1

36. 36
Ejercicios
 b) Caudal equivalente N m3/h
– 302,75 N cfm
– 1 cfm = 1,699 m3/h
– 514,36 N m3/h
Standard a Normal y FAD
Normal
NormalNormal
STD
STDSTD
T
VP
T
VP 


K
Vabar
K
Scfmabar Normal





273
)(013,1
56,288
320)(013,1

37. 37
Ejercicios
 c) Masa
– 320 cfm = 543,68 m3/h
– 1 h = 3600 s
– 543,68 m3/h = 0,151022 m3/s
– 1,013 bar = 1,013 x 105 Pa
– m = 0,1847 kg/s
Standard a Normal y FAD
TR
PV
m



KKkgJ
Pasm
m



56,288)(05,287
10013,1151022,0 53

38. Purgas de Aire de Regeneración
 En un sistema de aire comprimido es posible encontrar equipos que
producen purgas en el caudal entregado por el compresor, por lo que es
importante tener en cuenta estas pérdidas para seleccionar el compresor
adecuado.
 Equipos típicos de un sistema de aire comprimido:
38
Equipo PDP Purga de Aire de
Regeneración promedio
Filtros N/A 0%
Secador de Adsorción sin Adición de Calor (Serie CD) -40°C 18-23%
Secador de Adsorción con Regeneración (Serie BD) -40°C 2-4%
Secador de Adsorción con Regeneración sin Purga (Serie BD Zero Purge) -40°C 0%
Secador de Adsorción con Regeneración de Tambor Rotativo (Serie MD) -38°C / -20°C 0%
Secador Refrigerativo (Serie FD) 3°C / 18°C 0%

39. Ejercicio.
Se requiere seleccionar un compresor de aire de tornillo rotativo exento de aceite,
se requiere un flujo de 642 SCFM (US) en el proceso con una presión de 7.3
bar(a), el equipo debe de ser instalado en la León Guanajuato, considerar que no
hay disponibilidad de agua de enfriamiento para la operación de los equipos, así
mismo considerar un voltaje de alimentación de 460 v/3F/60 Hz.
Considerar secador de la capacidad del compresor para un punto de rocio a
presión de -40°C.
El paquete compresor de aire debe de estar en cumplimiento con la NRF-303-
PEMEX y la secadora con la NRF-149-PEMEX para un área clasificada Clase 1
Div 2 grupos C y D.
Considerar las siguientes condiciones de sitio:
Patm: 0.81 bar(a)
Tmax: 29°C
HR:90%
39

40. Ejercicio
40
STD
STDSTD
FAD
FADFAD
T
VP
T
VP 


La humedad relativa afecta al calculo?
Si
Para compensar efectos de Humedad
relativa se tiene la siguiente ecuación:
Por tablas de vapor sat. Se busca la
temp. De sat. correspondiente

41. Ejercicio
41
Se puede seleccionar el compresor con
El flujo de 878.33 CFM?
que con la purga de la secadora?
Revisión de catalogo ó folleto de
equipos
La selección del compresor es un ZT 200@8.6
Con una secadora de torres regenerada en frio
CD500+

42. 42
CALIDAD AIRE

43. Calidad de aire
 Pureza de aire comprimido ISO8573-1
 Ejemplo:
– Se requiere aire con 0 partículas entre 1 y 5 micras por m3, punto de rocío -40°C y
concentración máxima de aceite de 0,01 mg/m3.
– La calidad de aire requerido entonces es clase 1.2.1
43

44. Calidad de aire
44
 Configuraciones libres de aceite

45. Calidad de aire
 Configuración con compresores lubricados
45

46. 46
RELACION DE COMPRESION

47. Relación de compresión
 Se le llama relación de compresión a la relación existente entre la presión
de salida de un compresor y la presión de entrada a este.
¿Qué nos indica este valor?
 Nos da de cierta forma una idea del trabajo que le toma a un compresor
llegar a una cierta presión de salida partiendo de una presión determinada
de entrada.
 Cualquier tipo de compresor tiene una relación de compresión máxima
permisible la cual depende de su diseño, materiales, etc. Por lo que la
relación de compresión máxima permisible de cada modelo de compresor
es un dato definitivo.
47

48. Ecuación para calcular la relación de
compresión
 RC= P salida (abs) / P entrada (abs)
 RC= (P trabajo + P atmosférica) / P atmosférica
Nota: Para su calculo tanto la presión de salida como la de entrada deben de
estar expresadas en “bar (a)” ó “PSI(a)”
Ejemplo:
Se requiere colocar un compresor Libre de aceite en la Cd. De Mexico con
los siguientes requerimientos:
Q= 130 l/s
P= 7 bar(g)
48

49. Ejemplo de calculo de relación de compresión
 Para un flujo de 130 l/s el modelo a ofrecer es un compresor ZT 30 ya que
tiene una capacidad de 148 l/s y presión máxima de 8.6 bar (g) a nivel de
mar.
 Debido a que el lugar de operación no se encuentra a nivel de mar sino a
2240 msnm, se debe verificar entonces cual seria la “Máxima presión de
trabajo” de este modelo.
 Si revisamos el catalogo de equipos o folletos Atlas Copco podremos
notar que la MPT es de 8.6 bar (g) referido a las siguientes condiciones:
Pa= 1 bar T= 20°C
Si RC= (P trabajo + P atmosférica) / P atmosférica
La RC del ZT30 @ 8.6 = (8.6 + 1 ) / 1= 9.6
49

50. Ejemplo de calculo de relación de compresión
 Considerando que a 2240 msnm se tiene una Pa= 0.776 bar(a)
 Si queremos conocer la Presión máxima de trabajo efectiva del ZT30 @
8.6 tenemos lo siguiente:
RC= (P trabajo + P atmosférica) / P atmosférica
Despejando P trabajo:
P trabajo= (RC * Patm) - P atm = ( 9.6 * 0.776) – 0.776= 6.67 bar (g)
 Por lo tanto la presión máxima a la que es capaz de trabajar el ZT30 @
8.6 sin sobre calentarse es de 6.67 bar (g) y no estaría alcanzando el
valor de presión de operación requerido, por lo que habría que seleccionar
otra versión de presión mas alta o bien hacer un cambio de engranaje del
compresor llevándolo a ser un equipo “Especial”.
50

51.  El calculo anterior funciona igual para los tornillos?
51
 Desafortunadamente no.
 Como puedo saber que equipo pudiera trabajar de manera optima?
1. Conseguir el dato de diseño de la relación de compresión de nuestros
equipos.
2. Hacer una corrida en el compressor calculator y verificar que la
temperatura de salida de la segunda etapa de compresión este por debajo
de los 225°C en condiciones extremas.
3. Contactar a producto manager local o AIF.

52. Committed to
sustainable productivity.
52