Ciertos compresores consumen una gran cantidad de energía, disminuyendo su valor si la temperatura del aire de entrada tiene un decremento. En este trabajo se investiga el enfriamiento del aire de entrada a un compresor mediante aspersión de agua.

1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Y
METALURGIA
Tema: Estudio experimental sobre el sistema de nebulización de entrada con boquillas
de dos fluidos
Alumno: Daniel Alejandro González Palafox
Operaciones Unitarias 2
8º Semestre
Profesor: Marco Antonio Núñez Esquer
15 de febrero del 2018

2. Titulo del articulo: Estudio experimental sobre el sistema de
nebulización de entrada con boquillas de dos fluidos
Autores: Abhilash Suryan(1), Dong Sun Kim(2) y Heuy Dong Kim(1)
• 1. School of Mechanical Engineering, Andong National University,
Korea
• 2. FMTRC, Daejoo Machinery Co., Daegu, Korea
• Journal of Thermal Science Vol.19, No.2 (2010) 132−135

3. Índice de secciones
• Introduccion ………………………………………………….…….. 4
• Psicrometría en la nebulización de entrada…………… 7
• Arreglo experimental…………………………………………….. 12
• Resultados y discusión ………………………………………….. 15
• Conclusiones ………………………………………………………… 21

4. Introduccion

5. En la industria, una de las principales operaciones que
implica un consumo de energía es la compresión de
fluidos. A mayores temperaturas del gas de compresión
se requiere mayor consumo de energía. El enfriamiento
en la entrada de aire de compresores se logra por medio
grandes áreas de evaporación atomizando agua en
pequeñas gotas de aproximadamente 40 micrones de
diámetro

6. Las gotas, al poseer grandes áreas superficiales de
evaporación permite una proceso evaporativo mas rápido.
Las gotas no evaporadas son llevadas por arrastre dentro
del compresor donde las altas temperaturas permiten
mayor retención de humedad en el aire, estas gotas se
evaporan dentro del compresor, enfriando el aire y
aumentando su densidad. Esto conlleva a un mayor ahorro
de energía.

7. Psicrometría en la nebulización de entrada

8. • Al evaporarse el liquido, este absorbe el calor latente de vaporización
del aire en los alrededores. La temperatura limite de enfriamiento
será la temperatura de bulbo húmedo, correspondiente a las
condiciones iniciales dadas. Este sistema de enfriamiento provee
eficiencias de casi 100%, asegurando la posibilidad de obtener una
humedad relativa del 100% en la entrada el compresor
• Por lo tanto se puede alcanzar la temperatura de bulbo húmedo sin
tener que introducir ningún otro sistema de enfriamiento

9. Dos parámetros de gran
importancia en este sistema de
enfriamiento son la caída de
temperatura de bulbo húmedo ΔT
debido a un cambio de humedad
Δw

10. • Los datos de potencial evaporativo fueron calculados
para diferentes condiciones ambientales en diferentes
compresores de gran capacidad en un trabajo anterior
con boquillas de impacto, en esta investigación se
utilizaron boquillas de fluido doble.
• Este tipo de boquillas utiliza el aire comprimido como
fuente de energía para inducir la atomización del agua
en la salida de la boquilla.

11. • Las boquillas de doble fluido tienen velocidades de flujo menores que
las boquillas de impacto, por lo tanto se requieren mas boquillas para
tener el mismo nivel de enfriamiento. Las ventajas de este sistema
son la mayor aspersión del fluido con lo que se obtiene mayor mezcla
de la neblina y el aire y por lo tanto un enfriamiento mas eficiente.

12. Arreglo experimental

13. • Este arreglo consiste en un soplador para suministrar
el flujo de aire requerido, un ducto de aire de 5 m de
largo y 40x40 cm de área transversal, sensores de
temperatura y humedad, un sistema para analizar el
aire y el tanque de agua.
• El aire comprimido para las boquillas es suministrado
por un compresor

14. • Las boquillas fueron montadas dentro
del ducto cerca del soplador
• La temperatura ambiente fue variada
por medio de un calentador
• Los sensores fueron colocados en
diferentes posiciones dentro del ducto
• La temperatura ambiente y la humedad
relativa fueron datos de alta
importancia.
• Los cálculos de psicrometría fueron
realizados en base a las diferentes
condiciones de temperatura ambiente
simuladas en el experimento

15. Resultados y discusión

16. • Se evaluó la cantidad de enfriamiento para cada condición experimental
• El requerimiento de agua fue calculado por la siguiente ecuación
• Donde Δw es el cambio en la relación de humedad como resultado del
enfriamiento en Kg de humedad/Kg de aire seco.

17. • El grado de enfriamiento se medio en dos sensores a través del ducto IFS.
Los datos obtenidos se registraron en la siguiente tabla
• Se determino que la distancia donde se evaporan completamente las gotas
de niebla disminuye con un aumento en la velocidad del aire
Los datos registrados fueron obtenidos a partir de una sola boquilla, estos
datos correspondieron con los datos teóricos computados

18. Demanda de agua a diferentes presiones de operación

19. Relación flujo agua/ flujo aire a diferentes presiones de
operación

20. • Relación de flujo de agua
actual con flujo de agua
teórica a diferentes
presiones de operacion

21. Conclusiones

22. 1. El numero de boquillas requerido para obtener el máximo
enfriamiento fueron determinadas teóricamente por los cálculos
psicrométricos.
2. Se requieren mas de dos boquillas de fluido doble para obtener el
mismo grado de enfriamiento obtenido con una boquilla de
impacto debido a menores velocidades de flujo
3. Las boquillas de fluido doble presentan mejor mezclado entre aire y
niebla
4. El tamaño de las gotas es menor en las boquillas de fluido doble

23. Gracias por su atención