Compresores i

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I SUMARIO

Maquinas y Motores Ensayo de Compresores de Aire26

I SUMARIO

En el presente informe de laboratorio de ensayo de compresin de aire, se determinaran curvas caractersticas mediante el equipo compresor de aire.

Se empezar con el resumen terico de la materia de compresores, luego se realiza una breve resea del equipo que se utilizo en la experiencia con sus diferentes accesorios, se mostrara el procedimiento a seguir en el ensayo.

Con los datos obtenidos del laboratorio se construyeron las tablas de las cuales se obtuvieron los grficos correspondientes al compresor.

II OBJETIVOS

Caracterizar el comportamiento de un compresor de pistones con acumulador de aire y accesorios, mediante curvas caractersticas.

Identificar aplicaciones industriales del compresor a ensayar.

Determinar el coeficiente politrpico del proceso de compresin.

Determinar la cantidad de condensado a obtener en el ensayo de compresin del aire y contrastarlo con la teora.

Medir caudal por medio de tobera calibradas y contrastarlo con la teora.

III RESUMEN TEORICO

3.1. Definicin

El compresor es una maquina que cumple el objetivo de entregar presin a un gas. La diferencia entre un ventilador y un compresor radica en el volumen desplazado y presiones mucho mas altas.

3.2. Clasificacin de los compresores

3.2.1. Compresores de desplazamiento positivo

Es una maquina en que se eleva la presin mediante sucesivas aspiraciones de gas que se expulsan a otro espacio menor mediante un elemento o dispositivo mvil.

3.2.2. Compresores dinmicos

Son maquinas que se ocupan para la compresin del fluido cuyo caudal en (m3/s), en la aspiracin es como mnimo 800 a 1200 veces ms grande que la relacin de compresin exigido.

3.3. Procesos de compresin del aire

Compresin isobtica

Compresin isomtrica

Compresin isotrmica

Compresin isentrpica

Compresin poli trpica

3.4. Trabajo tcnico de la compresin

En el diagrama P-V (Fig.1) se puede ver que cuando el pistn se mueve hacia la derecha, el aire es aspirado a una presin P1 hasta que el pistn llega al extremo. Cuando hace el movimiento de retorno, la vlvula de aspiracin se cierra y el aire atrapado se comprime hasta alcanzar la presin P2 de la tubera de descarga. Las vlvulas de descarga se abren y el aire se enva a presin constante hasta que el pistn llega al extremo izquierdo.

P

P2

P1

V2V1V

El trabajo de compresin ser:

3.5. Etapas de compresin

Por lo general todos los procesos de compresin son politropicos, los que significa que la temperatura se incrementa con la relacin de compresin P2/P1. Para limitar la elevacin de la temperatura y para mejorar el rendimiento de compresin, se efecta generalmente en etapas, entre cada una de las cuales se refrigera el gas.

La refrigeracin intermedia es perfecta cuando la temperatura del aire a la salida del refrigerador posterior denominado After-coller es igual a la temperatura del aire de la aspiracin.

Cuando la refrigeracin es perfecta, el consumo de potencia mnimo se consigue si las relaciones de compresin en todas las etapas son iguales. Incrementando l numero de etapas de la compresin, la aproximacin a la isoterma es mayor. Por una parte el rendimiento de la compresin se incrementa, pero por otra, el compresor se hace ms costoso y complicado.

3.6. Ecuaciones para la determinacin de parmetros en un compresor de pistones.

3.6.1. Rendimiento volumtrico

V = Va/Vb

Donde:

Va = Caudal aspirado por el compresor.

Vb = Desplazamiento o volumen barrido.

Va = ma/aire (m3/hr)

Vb = C*10-6*n*60 (m3/hr)

Donde:

ma = masa de aire

aire = densidad del aire a las condiciones del ensayo

C = cilindrada del compresor (cm3)

n = velocidad de giro del compresor (RPM)

3.6.2. Calor de refrigeracin (Q0)

Q0=ma*Cp*(Te-Ts)

Donde:

Cp = calor especifico del aire = 1004 J/(kg K)

3.6.3. Coeficiente politrpico (n)

Se determina a travs de un ensayo de compresin, la idea es obtener la temperatura alcanzada en la compresin con los datos de presin y temperatura se crea la tabla.

Ti/Ta = (Pi/Pa)((n-1)/n)3.6.4. Potencia terica absorbida por el compresor (Nth)

Nth = ((Pa*Va)/36)*n/(n-1)*((P/Pa)((n-1)/n)-1)(KW)

Donde:

Pa = presin atmosfrica (bar)

Va = caudal volumtrico de entrada (m3/hr)

3.6.5. Potencia media absorbida por el compresor (Nc)

Nc = q*n/t(KW)

Donde:

n = numero de vueltas del medidor electrnico

t = tiempo en dar las vueltas n

3.6.6. Rendimiento total (T)

T = Nth/Nc

3.6.7. Potencia especifica absorbida por el compresor (Nesp)

Nesp = Nc/Va

3.6.8. Contenido de humedad que tiene el aire (Xa)

Xa = 0.622*Ps(Ta)/((Pa/)-Ps(Ta))

3.6.9. Contenido de agua (mCW)

mCW = mL(Xa-Xasat)

Donde:

mL = Masa de aire seco

Xasat = humedad absoluta del aire a la salida del enfriador

IV METODOLOGA

4.1. Descripcin del equipo

El equipo utilizado en la experiencia fue un compresor de aire de una sola etapa que puede utilizarse para observar la temperatura del aire en funcin de la presin correspondiente.

Caractersticas principal:Compresor: simple etapa

Presin: 1200 Kpa

Transmisin por medio de correas helicoidales

Cilindrada: 340 cm4N de cilindros: 2

Volumen desplazado: 492 lt/s

Velocidad de rotacin: 1450 RPMEquipamiento del equipo Motor elctrico: Es del tipo cerrado autoventilado. Se provee acoplado al compresor. Caractersticas, velocidad 2850 RPM.

Tablero de mando: Este tablero se compone de equipo de proteccin, circuito auxiliar de 24 volt, un contador de segundos digital.

4.2. Descripcin de la experiencia

El laboratorio comenz con mostrar el funcionamiento del equipo que se uso.

Primero se abri la llave de agua para refrigerar, se elimino el agua y tambin el aire contenido en el equipo, despus se verifico el estado en que se encontraban las vlvulas, cuando las vlvulas se encontraban en la posicin adecuada se puso en marcha el compresor en ese momento se empez a medir el tiempo para saber el tiempo de cada etapa y a la vez el de la experiencia completa, se espero que el compresor llegara a la presin de 1 bar donde tubo que estabilizarse por medio de vlvulas de medida que no subiera para poder hacer la medicin de los diferentes instrumentos como temperaturas de entrada y salida del intercambiador de calor y del compresor, el voltaje, la corriente, nivel de agua en el manmetro diferencial, el tiempo en que la presin se mantuvo, las revoluciones del motor. Esto se repiti con presiones de 2,3,4,5,6 (bar).

Para terminar se saca el volumen de condensado que se acumulo durante la experiencia y se mide, finalmente se midi las condiciones ambientales en las que se realizo la experiencia.

V RESULTADOS

5.1 Grafico N1: Caudal masico del aire versus presin de descarga

5.2 Grafico N2: rendimiento volumtrico versus presin de salida

5.3 Grafico N3: Temperatura de salida versus presin de salida

5.4 Grafico N4: determinacin del coeficiente politropico

5.5 Grafico N5: Potencia media absorbida versus presin de salida

5.6 Grafico N6: Rendimiento total versus presin de salida

5.7 Grafico N7: Potencia especifica versus presin de salida

5.8 Grafico N8: Potencia elctrica versus presin de salida

5.9 Grafico N9: Diagrama para l calculo del condensado

VI ANLISIS DE RESULTADOS

Grafico N1: se observa que a medida que aumenta la presin de descarga el flujo masico disminuye.

Grafico N2: se observa que a medida que aumenta la presin de salida el rendimiento volumtrico disminuye. Esto es debido que ha medida que aumenta la presin de salida disminuye el caudal aspirado por el compresor (disminucin de el caudal masico de aire).

Grafico N3: se observa que a medida que aumenta la presin de salida aumenta la presin de salida, esto es producto que el compresor trabaja mas a mayor presin.

Grafico N4:De esta curva obtenemos el coeficiente politropico n mediante la ecuacin de la pendiente la que nos da:

Ttg = (y2-y1)/(x2-x1) = (0.31-0.13)/(1.6-0.5) = 0.16

0.16 = (n-1)/n n = 1.19

Por lo que el coeficiente politropico ser de 1.19.

Grafico N5: se observa que a medida que aumenta la presin de salida aumenta la potencia media absorbida (potencia real) esto es debido a que el compresor a mayor presin de salida trabaja mas en menor tiempo.

Grafico N6: se observa que al rendimiento total aumenta bruscamente hasta 4 (bar) y despus empieza levemente a disminuir. Con esto podemos decir que el punto en que mejor funciona el compresor es de 4 (bar) por lo que seria aconsejable trabajar en las proximidades de esta presin.

Grafico N7: se observa que ha medida que aumenta la presin de salida aumenta levemente la presin especifica. Esto es debido a que a medida que aumenta la presin de salida el caudal masico del aire disminuye y aumenta la potencia real.

Grafico N8: se observa que a medida que aumenta la presin de salida aumenta la potencia elctrica esto es debido a que a mayor presin de salida se necesita un incremento de la corriente.

Grafico N9:

VII CONCLUSIONES

Se puede concluir sobre la base de lo apreciado en el grafico N1 que flujo masico, cuando es menor la presin se va ha demorar menos tiempo en llegar a la presin requerida esto se produce por que el pistn del compresor trabaja con mayor facilidad (no tiene tanta resistencia.

Respec