Construcción del Compresor / Compressor Construction

Compressor Construction

The two main elements of an axial-flow compressor are the rotor and the stator.

The rotor has fixed blades which force the air rearward much like an aircraft propeller. Behind each rotor is a stator which directs the air rearward to the next rotor. Each consecutive pair of rotor and stator blades constitutes a pressure stage.

The action of the rotor at each stage increases compression and velocity of the air and directs it rearward. By virtue of this increased velocity, energy is transferred from the compressor to the air in the form of velocity energy. The stators at each stage act as diffusers, partially converting this high velocity to pressure.

The number of stages required in a compressor is determined by the amount of air and total pressure rise required by the GTE. The greater, the number of stages, the best, the compression ratio.  Most present-day engines have 8 to 16 stages. 

The rotor and stators are enclosed in the compressor case. Today’s GTEs use a case that is horizontally divided into upper and lower halves. The halves are bolted together with fitted bolts and dowel pins located at various points for casing alignment. This ensures proper casing half alignment.

Other assemblies can then be bolted to either end of the compressor case.

On some older design engines, the case is a one-piece cylinder open on both ends. The one piece compressor case is simpler to manufacture, but any repair or detailed inspection of the compressor rotor requires engine removal and delivery to a shop. 
At the shop it is disassembled for inspection or repair of the rotor or stator.

Construcción del Compresor

Los dos principales elementos de un compresor de flujo axial son el rotor y el estator.

El rotor lleva álabes fijas que fuerza el aire hacia atrás como un motor de aviación. Detrás de cada rotor está el estator que dirige el aire al siguiente rotor. Y así sucesivamente en pares de  rotor-estator conforman las diferentes etapas de compresión.

La acción del rotor en cada etapa de compresión es incrementar la compresión y la velocidad del aire y direccionarlo hacia dentro del compresor. Gracias a esta compresión la energía es traspasada desde el compresor al aire en forma de velocidad. El estator de cada etapa actúa como u difusor convirtiendo esta alta velocidad en presión.

El número de etapas requeridas por el compresor viene determinada por la cantidad de aire requerida por la Turbina de gas. Lo bueno,  el número de etapas, lo mejor, el ratio de compresión. Las turbinas de gas mas recientes suelen llevar entre 8 y 16 etapas.

El rotor y el estator están encerrados en la carcasa del compresor. Las turbinas de gas de hoy usan una carcasa horizontal dividida en dos mitades, superior e  inferior. Estas mitades están unidas, juntas, con pernos  y con varios puntos para lineamiento. Esto asegura la perfecta alineación de las dos mitades.

Ahora otros conjuntos pueden ser atornillados a cualquiera de los extremos de la carcasa del compresor.

En algunos motores con diseños antiguos, la carcasa era un cilindro abierto en ambos lados. El fabricar la carcasa de una sola pieza es muy fácil para el fabricante, pero cualquier inspección detallada o reparación supondrá tener que desmontar el motor completamente, para posteriormente en el taller desmontarlo  e inspeccionarlo o repararlo.

Tipos de Procesos Termodinámicos II / Types of Thermodynamics process II

Adiabatic Process

An adiabatic process is one in which there is no heat transfer into or out of the system. The system can be considered to be perfectly insulated.

Proceso Adiabático

Es cuando no se produce intercambio de calor hacia adentro o hacia afuera del sistema. Este sistema se puede considerar perfectamente asilado.

Isentropic Process

An isentropic process is one in which the entropy of the fluid remains constant. This will be true if the process the system goes through is reversible and adiabatic. An isentropic process can also be called a constant entropy process.

Proceso isentrópico

Es en el que la entropía del fluido permanece constante. Esto será cierto si el proceso es reversible y adiabático. También son llamados procesos a entropía constante.

Polytropic Process

When a gas undergoes a reversible process in which there is heat transfer, the process frequently takes place in such a manner that a plot of the Log P (pressure) vs. Log V (volume) is a straight line. Or stated in equation form PVn = a constant. This type of process is called a polytropic process. An example of a polytropic process is the expansion of the combustion gasses in the cylinder of a water-cooled reciprocating engine.

Proceso politrópico

Cuando un gas pasa por un proceso reversible en el cual hay intercambio de calor, el proceso frecuentemente se produce como un gráfico del logaritmo de P (presión) versus logaritmo de V (volumen) en una línea recta. O en forma de ecuación P*V_n = Constante. Este tipo de procesos se denomina proceso politrópico. Un ejemplo es la expansión de los gases de combustión ene l cilindro de un motor alternativo refrigerado por agua.

Throttling Process

A throttling process is defined as a process in which there is no change in enthalpy from state one to state two, h1 = h2; no work is done, W = 0; and the process is adiabatic, Q = 0. To better understand the theory of the ideal throttling process let’s compare what we can observe with the above theoretical assumptions.

An example of a throttling process is an ideal gas flowing through a valve in mid position. From experience we can observe that: Pin > Pout, velin < velout (where P = pressure and vel = velocity).

These observations confirm the theory that hin = hout. Remember h = u + Pv (v = specific

volume), so if pressure decreases then specific volume must increase if enthalpy is to remain constant (assuming u is constant). Because mass flow is constant, the change in specific volume is observed as an increase in gas velocity, and this is verified by our observations.

The theory also states W = 0. Our observations again confirm this to be true as clearly no "work" has been done by the throttling process. Finally, the theory states that an ideal throttling process is adiabatic. This cannot clearly be proven by observation since a "real" throttling process is not ideal and will have some heat transfer.

Proceso Isoentálpico

Un proceso isoentálpico se define como un proceso en el que no hay ningún cambio en la entalpía de un estado a uno de dos estados, h1 = h2; no se realiza trabajo, W = 0, y el proceso es adiabático, Q = 0. Para entender mejor la teoría del proceso de estrangulación ideales vamos a comparar lo que podemos observar con los supuestos teóricos anteriores.

Un ejemplo de un proceso isoentálpico es cuando un gas ideal fluye a través de una válvula.

Por experiencia, podemos observar que: P_in> P_out, vel_in <vel_out (donde P = presión y vel= velocidad).

Estas observaciones confirman la teoría de que h_in = h_out. Hay que recordar que  h = u + Pv (v = volumen específico), por lo que si la presión disminuye entonces el volumen específico debe aumentar si la entalpía se mantiene constante (suponiendo que u es constante).

Debido a que el flujo de masa es constante, se observa el cambio en el volumen específico como un aumento de la velocidad del gas, y esto se verifica por nuestras observaciones.

La teoría también confirma W = 0. Nuestras observaciones confirman, una vez más, que esto es verdad y que claramente no hay  "trabajo" producido en el proceso de regulación. Por último, la teoría establece que un proceso isoentálpico ideal es adiabático. Esto no puede ser del todo demostrado por la observación ya que un proceso isoentálpico  "real" no es ideal y tendrá algún tipo de transferencia de calor.