compresor experimental de aire

7/31/2019 Compresor Experimental de Aire

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Compresor experimental de aire (2 Etapas)

1) OBJETIVO:

Conocer el funcionamiento de un compresor alternativo de 2 etapas, para lo cual seaplicaran los conocimientos tericos adquiridos.

2) EQUIPO:

Descripcin EtapasPrimera (Baja Presin) Segunda (Alta Presin)# de cilindros 2 1Carrera (mm) 101.6 101.5

Dimetro Interior (mm) 101.6 76.2Volumen de Desplazamiento

(mm) 1.647 0.463

Volumen Muerto (cm3) 29.5 28.2

Presin Mxima (bar) 10.3 13.8Relacin de Velocidades

Motor-Compresor 3:1 3:1

Eficiencia de la transmisin 0.98 0.98Rango de Velocidades 300 500 300 500

3) MARCO TEORICO:

Compresor de Aire:

El Compresor de aire es una mquina que disminuye el volumen de una determinadacantidad de aire y aumenta su presin por procedimientos mecnicos. El airecomprimido posee una gran energa potencial, ya que si eliminamos la presinexterior, se expandira rpidamente.El control de esta fuerza expansiva proporciona la fuerza motriz de muchas mquinas

y herramientas, como martillos neumticos, taladradoras, limpiadoras de chorro dearena y pistolas de pintura.


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Compresin en etapas:

El grado de compresin c es el cociente entre la presin absoluta de descarga p 2 y la presinabsoluta de admisin o entrada p 1. Puede tener cualquier valor pero en la prctica, encompresores de una sola etapa no suele pasarse de relaciones de compresin de 3,5 a4, ya que relaciones de compresin ms altas necesitan un compresor voluminoso queencarece el equipo.

Adems como toda compresin lleva consigo un aumento de temperatura de los gases quese procesan, existe el riesgo de que stos salgan excesivamente calientes, lo que perjudicaratanto el equipo mecnico como la lubricacin de la mquina. Cuando la relacin decompresin es muy grande, se aconseja el empleo de compresores de varias etapasescalonadas con o sin refrigeracin intermedia, cada una de las cuales tiene una relacin decompresin del orden de 3,5 a 4.

Segn sea el n de etapas, la relacin de compresin en cada etapa es:

Donde:

n: Es el n de etapas, que permite disponer de una relacin de compresin ideal idnticaen cada etapa.

Compresores de dos etapas:

El aire se comprime en dos etapas:

- En la primera (BP) se comprime hasta una presin intermedia P i = 2 a 3 bar.

- En la segunda (AP), se comprime hasta una presin de 8 bares.

Estos compresores son los ms empleados en la industria. Pueden estarrefrigerados por aire o por agua. El aire comprimido sale a unos 130C con unavariacin de 15C.

Diagrama P vs. V en un compresor de 2 etapas


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Diagrama de un compresor de 2 etapas:

La compresin en dos o ms etapas permite mantener la temperatura de los cilindros detrabajo entre lmites razonables; temperaturas altas llevan consigo el riesgo de explosiones ycarbonizacin del aceite lubricante y problemas en las vlvulas.

Los compresores ms usuales en el mercado tienen refrigeracin intermedia, y son de dosetapas.

El diagrama indicado en la figura anterior corresponde a un compresor de dos etapas, y enella los diagramas independientes de cada cilindro se consideran como si fueran de uncompresor de una etapa.

La superposicin de los diagramas de trabajo correspondientes al cilindro de baja presin,que es el que comprime el aire aspirado hasta una presin aproximada de 2 a 3 bar, y al dealta presin, que comprime el aire recibido hasta la presin de trabajo o descarga, indica quela energa que requiere el conjunto de cilindros es muy inferior a la que exigira si toda la

compresin se hubiera realizado en una etapa.El rea rayada corresponde a un trabajo perdido que se realiza dos veces sobre el aire, en laexpulsin del cilindro de baja presin y en la compresin del cilindro de alta presin.

4) PROCEDIMIENTO:

- Antes de encender el equipo:a) Verificar que los manmetros inclinados se encuentren en cero.b) Llenar los pozos de aceite donde van colocados los termmetros.c) Drenar el condensado del inter enfriador, post enfriador y tanque de

almacenamiento.

- Verificar que las vlvulas de 3 vas estn en la posicin correcta.- Ajustar los flujos de agua de refrigeracin hasta obtener lecturas comprendidas

entre 10 y 25 cm en los medidores de flujo y accionar las llaves de funcionamientoen vacio.

- Pedir instrumentacin adicional en el almacn (6 termmetros, tacmetro,cronometro e indicador de diagrama).

- Ubicar los reguladores de velocidad en su posicin mnima.- Encender primero el compresor de alta presin, luego el compresor de baja

presin.- Cuando la presin en el tanque de almacenamiento se acerca al valor deseado,

abrir lentamente la vlvula de estrangulamiento, siendo la posicin correcta de

esta para la obtencin de una presin constante en el tanque cuando las cadasde presin tanto en la tobera y orificios de entrada sean iguales.


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5) DATOS OBTENIDOS:

Pto.

Presin deAire

(Kgf/cm2)

Temperatura de Aire(C)

Manmetros(mm.H20)

Temperatura de Agua deRefrigeracin

(C)

P6 P2 TA T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 h0 hT Tia T1a T2a T3a T4a 1 12.7 3.2 24.8 27 115 36 120.5 36.2 28.5 25 20.5 20 24 40.5 29.5 36 33.52 8 1.6 24.8 24 76 25 103 23 30 22 13.5 17 24 34 25 27.5 27.53 8 2.25 24.8 25 118 26 105 24 31 23 16 12 24 41 28.5 28 26.14 8 4 24.8 25 123 32 71 30 29 22.5 14.5 12 24 43 30 28 27

Pto.Dinammetro de baja presin Dinammetro de alta presin

Altura de los medidoresde Agua

(cm de H2O)

rea deldiagramaindicado

(cm2)

RPM Fuerza(Kgf)Volt.(V)

Amp.(A) RPM

Fuerza(Kgf)

Volt.(V)

Amp.(A) CBP IE CAP PE CBP CAP

1 1205.5 6.8 195 15 1118.2 5.4 170 12.5 30.9 29.1 20.5 25 4.8 5.12 1075 5.2 212 12 1475 4 220 10.5 21.5 31 40 30.6 3.73 3.073 1250 7.2 242 17 750 3.5 105 9.2 25.3 30.3 39.1 30.1 3 1.34 1200 7.2 230 17 725 3.5 105 9 39 30 25 30 3.43 2.57

6) METODOS DE CLCULO:

A continuacin se detallan los clculos con los primeros datos obtenidos (punto 2).

a) Flujo de Agua de Refrigeracin:

Compresor de Baja:

Compresor de Alta:

Inter enfriador:

Post enfriador:

b) Flujo de Aire:Utilizando el medidor de la caja de aire cuyo dimetro de orificio es 31.95mm.


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Donde:PA: Presin Baromtrica (bar)H=h0 (m de H2O)TA: TBS (K)

c) Potencia Elctrica:

Para ambos motores:

d) Potencia al Eje:

e) Potencia Entregada:

Considerando una Eficiencia Mecnica de 0.98:

f) Potencia Indicada:

Adems: Donde:

Presion Media Indicada (bar): Volumen desplazado por unidad de tiempo (m 3/s): Constante de Resorte (bar/m)

: rea del Diagrama (m2)

: Longitud del diagrama (m)


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Debido a que la relacin de velocidades motor/compresor es 3:1

Potencias Indicadas:

g) Calores Absorbidos por el agua de refrigeracin:

h)

Energa Aprovechable:

i) Perdida de Calor por Radiacin y Conveccin:

j) Eficiencias Mecnicas:

k) Eficiencias Volumtricas Aparentes:

[() ] Donde:


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(Primera Etapa)(Segunda Etapa)

[( ) ] [() ]

l) Eficiencias volumtricas Reales:

- En el compresor de baja presin la masa de aire que ocupara todo el volumen dedesplazamiento seria:

( )

- En el compresor de alta presin:

m) Potencia Isotrmica y Eficiencia Trmica:

- En el compresor de baja:

)

- En el Compresor de Alta:

)


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7) RESULTADOS OBTENIDOS:

Pot.Elctrica

(Kw)

Pot. al eje(Kw)

Pot. Entregada(Kw)

Pot. Ind(Kw)

Calorpor

Refrig.(Kw) (%) (%) (%) (%)

CBP CAP CBP CAP CBP CAP CBP CAP CBP CAP CBP CAP CBP CAP CBP

1 2.925 2.12 2.679 1.97 2.62 1.934 2.069 1.302 2.87 78.5 67.32 95 90 81.86 72.2 62.4 79.2

2 2.544 2.31 1.827 1.928 1.79 1.89 1.9425 1.4403 1.198 108.4 76.205 97.98 89.64 73.6 71.88 35.61 61.06

3 4.114 0.966 2.942 0.858 2.88 0.84 1.794 0.31 1.921 62.24 36.88 97.02 92.33 68.81 126.58 51.73 160.66

4 3.91 0.945 2.824 0.829 2.768 0.813 2.044 0.684 2.496 73.87 84.12 94.97 96.34 68.23 82.65 59.09 66.24

8) CONCLUSIONES:

9) BIBLIOGRAFIA:

- Gua de Laboratorio- http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica3A.htm- http://libros.redsauce.net/Compresores/PDFs/1Compresores.pdf

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