COMPRESOR DE 2 ETAPAS.pdf

Universidad Nacional Del A ltiplano UNIVE

Lab. Ingeniería Mecánica III

on SIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 

FAC LTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA, ELECTRONICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

LA ORATORIO ORATORIO DE CIRCUITOS CIRCUITOS ELECTRICO ELECTRICOSS I LA ORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I

INFORME DE LABORATORIO Nº 2 TEMA: COMPRESOR COMPRESOR  DE DOS ETAPAS DOCENTE: Ing. JULIO COND COND RI RI A. SEMESTR SEMESTRE: E: IX PRESENTADO POR: •

Churata Huaraya Juan

CODIGO: 081626

PUNO PUNO – PERU PERU 2012

Ingeniería mecánica eléctrica

Página Págin a1

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

COMPRESOR DOS ETAPAS 1.

RESUMEN. El objetivo de este ensayo hacer el balance térmico y el cálculo de los parámetros de funcionamiento Para lo cual cual se tomó como datos datos (de modulo modulo de la UNI – compresor compresor de dos etapas): etapas):

HOJA DE DATOS DATOS

DATOS DEL INFORME

Patm:

0,9974

bar

24

ºC

TBS:

Cp aiere =

1,0035

KJ/KgºC

P

PRESION

TEMPERATURA

MANOME-

DINAMOMETRO

DINAMOMETRO

ALTURA DE DE MEDIDORES

U

AIERE

DEL

TR O

DE BAJA

DE ALTA

DE AGUA

Kg/cm^2

AIRE (ºC)

mmH20

PRESION

PRESION

(cm de H2O)

N T

fuerza P6

P2

TA

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

ho

ht

RPM Kg

O

VOL-

AMPE-

TIOS

RIOS

fuerza

VOL-

AMPE-

Kg

TIOS

RIOS

RPM

C.B.P.

I.E.

C.A.P.

P.E.

36,7

47,5

49,5

49

dato 8

3

20

20

111

32

97

34

23

20

2 5 ,5

27

1390

6,6

208

15,5

1151

4,8

185

10,5

informe

LONGITUD DEL DIAGRAMA (m) C.B.P. 0,052

C.A.P. 0,049

TEMPERATURA DE AGUA

AREA DEL

DE REFRIGERACION

DIAGRAMA

(ºC)

INDICADO

Tia

21,5

T1a

44

T2a

T3a

29,5

29

C.B.P.

C.A.P.

(cm^2)

(cm^2)

4 ,3

3,6

T4a

35

BALANCE TÉRMICO Se obtuvieron los siguientes resultados: 1)

Fluj Flujo o de de ref refrig riger erac ació ión n (tu (tubo bo Reyn Reynol olds ds). ). • • • •

Compresor Compresor de baja presión presión (CBP): Compresor alta presión (CAP): Inter enfriador (IE): Post enfriador (PE):

Ingeniería mecánica eléctrica

=  0,0193

/

= ,

/

= ,

/

= ,

/

Página 2

Universidad Nacional Del Altiplano 2)

3)

Lab. Ingeniería Mecánica III

Flujo de aire.

= ,

/

= ,

/

Pote Potenc ncia ia elé eléct ctri rica ca sum sumin inis istr trada ada a cada cada moto motor. r.

= , = , 4)

Potenc Potencia ia al al eje eje entreg entregada ada por el motor motor eléctr eléctrico ico (dinam (dinamóme ómetro) tro)..

= , = , 5)

Pote Potenc ncia ia ent entre rega gada da al al com compres presor or..

= . = , 6)

Potencia indicada ada.

= , = , 7)

Calo Calores res abso absorb rbid idos os por por el el agua agua de refr refrig iger erac ació ión. n.

= , = , = , = , 8)

Ener Energí gía a apro aprove vech chab able le por por el el aire aire..

− 9)

= ,

Calo Calorr perd perdid ido o por por radi radiac ació ión n y conv convec ecci ción ón..

  ̇

= ,

DIAGRAMA SANKEY

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 3

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO 1) Efic Eficie ienc ncia ia mecá mecáni nica ca:: ( (

)= . )= .

(

. %) ( %)

2) Eficie Eficienci nciaa volumét volumétric ricaa aparente aparente (teór (teórica ica)) ( (

)= . )= .

( (

. .

%) %)

3) Eficie Eficienci nciaa volumé volumétri trica ca real. real. ( (

)  = . )= .

( (

. %) . %)

Debido a que que no se tiene valores de los balances térmicos recomendados, no se puede dar unas conclusiones conclusiones apropiadas apropiadas acerca acerca del ensayo, ensayo, debido debido a que existe poca informació información n sobra la mención. mención. Pero podemos concluir que las pérdidas que se hallaron, a simple inspección es demasiado.

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 4

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

En cuando a las eficiencias eficiencias,, la eficiencia eficiencia mecánica mecánica (CBP 69.9% y CAP CAP 60%) 60%) está muy por debajo debajo rangos rangos de un un compresores de dos etapas (85% - 93%). Pero la eficiencia eficiencia volumétrica está por encima de los valores que se se tiene en la tabla I.1 lo cual nos indicaría que el compresor de dos et apas está funcionando regularmente.

2.

OBJETIVO •

Balance Balance térmico térmico de un compresor compresor de dos dos etapas. etapas.

•

Calculo de los parámetros de funcionamiento.

3. FUND FUNDAM AMEN ENTO TO TEOR TEORIC ICO. O. COMPRESOR

Los compresores son máquinas que tienen tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y vapores) sobre los que operan, para hacerlos fluir aumentando al mismo tiempo su presión.

COMPRESOR DE DOS ETAPAS

En la compresión en etapas, se puede refrigerar el aire entre cada una de ellas mediante un sistema de refrigeración intermedio (con un agente enfriador exterior que puede ser el air e o el agua), cuya a cción principal es la de dispersar dispersar el calor producido durante la compresión. compresión. La refrigeración intermedia perfecta se consigue cuando la temperatura del aire que sale del refrigerador intermedio es igual a la temperatura del aire a la entrada en la aspiración del compresor. Cuando las relaciones de compresión de todas las etapas sean iguales, se logra un consumo consumo de potencia mínimo. Si aumentamos el número de etapas, la compresión se acercará a la isoterma del aire inicial, que es la transformación de compresión que requiere menos trabajo. La compresión en dos o más etapas permite mantener mantener la temperatura de los cilindros de trabajo entre límites razonables; temperaturas anormalmente altas llevan consigo el riesgo de explosiones y carbonización del aceite lubricante y problemas en las válvulas.

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 5

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

Características

•

Ruidoso y pesado

•

Fluido de aire intermitente

•

Funciona en caliente (hasta 220° C)

•

Necesita mantenimiento costoso periódico

•

Alta presión con moderado volumen

RENDIMIENTO.

El rendimiento depende principalmente principalmente de la relación de compresión y algo de la velocidad del compresor, compresor, y se ha comprobado que compresores de las mismas características de diseño tienen aproximadamente los mismos rendimientos volumétricos, independientemente del tamaño de compresor que se trate. Para una estimación aproximada existen gráficos como el de la Fig I.9, y para órdenes de magnitud aproximados la Tabla I.1.

- El ni depende igualmente de la relación de compresión; compresión; tiene el mismo orden de magnitud que el rendimiento volumétrico. - El nmec depende de la velocidad de rotación; para una misma misma velocidad, será máximo cuando el compresor esté muy cargado -El neléc depende de la potencia del motor (a mayores potencias, mayores rendimientos).

4. INST INSTR RUME UMENTOS NTOS UTIL UTILIZ IZA ADOS. DOS. •

Modulo Modulo compresor compresor de dos etapas etapas (laboratori (laboratorio o de de UNI) UNI)

5. PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTO O (cál (cálcu culo loss y result resultad ados os): ):

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 6

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

En el ensayo se tomo los siguientes datos: HOJA DE DATOS

DATOS DEL INFORME

LONGITUD DEL DIAGRAMA (m)

Patm:

0,9974

bar

24

ºC

T BS :

P

Cp aiere =

PRESION

TEMPERATURA

AIERE

DEL

N

Kg/cm^2

AIRE (ºC)

C.A.P.

TA

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

0 ,055

DINAMOMETRO

DINAMOMETRO

ALTURA DE MEDIDORES

TEMPERATURA DE AGUA

AREA DEL

TRO

DE BAJA

DE ALTA

DE AGUA

DE REFRIGERACION

DIAGRAMA

mmH20

PRESION

PRESION

(cm de H2O)

(ºC)

INDICADO

MANOME-

T P2

C.B.P.

KJ/KgºC

0,05

U

P6

1,0035

ho

ht

RPM

fuerza V OL OLKg

O

T IO IOS

fuerza VOL-

A MP MP EE-

AMPE-

RPM

C.B.P. Kg

RIOS

TIOS

I.E.

C.A.P.

P.E .

Tia

T1a

T 2a

T3a

C.B.P.

C.A.P.

(cm^2)

(cm^2)

T4a

RIOS

ejemplo 12,7

3,2

24 ,8

8

3

20

27 115 36 120,5 36,2 28,2

25

2 0, 5

20

1205,5

6 ,8

195

15

11 18 , 2

5,4

170

12,5

30,9

29,1

20,5

25

24

40,5

2 9, 5

36

33 ,5

4, 8

3 ,88

20 111 32

20

2 5, 5

27

1 3 90

6,6

208

15,5

1151

4,8

185

10,5

36,7

47,5

49,5

49

2 1, 5

44

2 9, 5

29

35

4 ,3

3 ,6

calculo dato 97

34

23

informe

Balance térmico 1) Flujo Flujo de refrig refrigera eració ción n (tub (tubo o Reynol Reynolds) ds).. Compresor de baja presión (CBP): =

.

. ∗

Donde:

H: cm de H2o (altura de medición de agua) agua) Q1: litros/h Considerando: 1 ≈1 1ℎ  = 3600 = 0,0193

/

Compresor alta presión (CAP): = . ∗

.

=

. ∗

= ,

/

Inter enfriador enfriador (IE): (IE): .

= ,

/

Post enfriador (PE): =

. ∗

.

∗

.

= ,

/

2) Flujo de de ai aire. re.

=

Ingeniería mecánica eléctrica

∗

= ,

/

Página 7

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

Donde:

PA: 0.997 0.9974 4 bar. bar. -3 ho: 25.5mmH2O = 25.5x1 25.5x10 0 mH2O o o TA: 20 C = 293 C

= .

∗

∗

= ,

/

3) Potenc Potencia ia eléct eléctric ricaa sumini suministra strada da a cada cada motor. motor. =

∗

=

∗

,

= ,

=

∗

,

= ,

4) Potencia Potencia al eje entregad entregadaa por el motor motor eléctri eléctrico co (dinam (dinamómetr ómetro). o). ∗

=

.

Donde: F: fuerza kg N: revoluciones por minuto RPM =

=

∗ . ∗ .

= ,

= ,

5) Potenc Potencia ia entreg entregada ada al compre compresor sor.. = .

∗

= .

= .

∗

= ,

6) Pote Potenc ncia ia indi indica cada da.. =

∗̇

Donde: : Presión media indicada (N/m 2) =

Donde: K: cte resorte (bar/m) 2 A: area diagrama (m )

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 8

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

L: longitud diagrama (m)    ̇ : Volumen despejado por unidad de tiempo m 3/s    ̇ =

∗

Donde: : Volumen desplazamiento (dato tecnico) N: RPM eje del compresor Presión media indicada =

= ,

=

= ,

Para el volumen despejado:    ̇ =

∗

   ̇

= ,

∗

∗

∗

∗

= ,

/

   ̇

= ,

∗

∗

∗

∗

= ,

/

FINAL MENTE: =

∗̇

= ,

=

∗̇

= ,

7) Calore Caloress absorbi absorbidos dos por por el agua agua de refrige refrigerac ración ión.. = ̇ ∗

∗

−

Donde:    ̇ : Flujo de agua de refrigeración (Kg/s) (Kg/s)

: Calor especi especifico fico del del flujo (KJ/Kg ºC) ºC) : Temperatura final (ºC) =

,

=

,

= , = ,

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 9

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

8) Ener Energí gíaa apro aprove vech chab able le por por el el aire aire.. = ̇ ∗ ̇ − ̇

−

= ̇ ∗

(

)

−

Donde: :entalpia a la entrada del compresor de baja : entalpia a la salida del pos enfriador    ̇ =

= .

=

/

= .

º −

= ,

9) Calor Calor perdi perdido do por por radiac radiación ión y con convec vecci ción. ón. 1ra ley FEES:  ∆ =

−

 ∆ ̇ = ̇ − ̇    ̇ − ̇

   ̇ − ̇

=

̇

=

,

−

̇

−

= .    ̇

–

.

̇

+ ̇ + ̇ = ,

DIAGRAMA SANKEY

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 10

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO 4) Efic Eficie ienc ncia ia mecá mecáni nica ca:: = (

)= (

)=

= . = .

(

. %) (

%) %)

5) Eficie Eficienci nciaa volumét volumétric ricaa aparente aparente (teór (teórica ica)) =

=

Ingeniería mecánica eléctrica

−

∗

−

Página 11

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

Donde: =

= . = .

Grafica:

P6 + Pamt P2 + Pamt

Pamt

(

)=

(

(

. ∗

−

)=

(

.

)= .

−

.

∗

.

(

. ∗

∗

.

)= .

.

(

.

−

%)

.

−

%)

6) Eficie Eficienci nciaa volumé volumétri trica ca real. real. =

   ̇    ̇

Donde:    ̇

: flujo de masa que entraría.

Además: =

∗

P: presión atmosférica = 0.9974 bar

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 12

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

R: constante del aire = 287 (J/KgºK) T: temperatura a la entrada al compresor =

∗

=

.

(

)

Luego:    ̇    ̇

= .

=

∗

∗

∗

∗

= .

/

Finalmente: =

   ̇ ∗

(

)=

   ̇ ∗

(

)= .

(

)=

∗ (

)= .

.

%)

   ̇ ∗

(

∗

∗ (

. %)

6. CONC CONCLU LUSSIONE IONESS. Debido a que no se tiene valores de los balances térmicos recomendados, no se se puede dar unas conclusiones conclusiones apropiadas acerca del ensayo, debido a que existe poca información sobra la mención. Pero podemos concluir que las pérdidas que se hallaron, a simple inspección es demasiado.

En cuando a las eficiencias, la eficiencia mecánica (CBP 69.9% y CAP 60%) está muy por debajo rangos de un compresores de dos etapas (85% - 93%). Pero la eficiencia volumétrica está por encima de los valores que se tiene en la tabla I.1 lo cual nos indicaría que el compresor de dos et apas está funcionando regularmente.

7.

APENDICE MODULO UNI

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 13

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III

DATOS TECNICO DEL COMPRESOR ETAPA

DESCRIPCION

PRIMERA

SEGUNDA

ETAPA BAJA PRESION

ETAPA ALTA PRESION

# cilindros

2

1

carrera (mm)

101,6

101,6

diámetro interior (mm) Volum. Desplazami Desplazamiento ento (lit.)

101,6

72,6

1,647

0,463

volum. muerto (cm^3)

29,5

28,2

Presión máxima (bar)

10,3

13,8

relación de velocidades

3:01

motor compresor eficiencia transmisión rango de velocidades RPM

3: 0 1

0 ,9 8 300 - 50 500

0 ,9 8 300 - 50 500

INSTRUMENT INSTRUMENTACION ACION INSTALADA INSTALADA CANTIDAD

DESCRIPCION

6

Termómetro. De bulbo con coraza

2

Manómetros Bourdon

2

RANGO

APROXIMACION

- 10 a 200 ºC 0 a 14 kg /cm^ /cm^2 2

0,5 0,5 kg kg /cm /cm^ ^2

0 a 20 kg /cm^ /cm^2 2

1 kg kg /cm^ /cm^2 2

Manomet. Inclinados de liquido

0 a 70 mmH2O

0,5 mmH2O

2

Dinamómetros

0 a 30 Kg

1 00g

2

Tacómetros

0 a 2000 RPM

2 5 R PM

2

Contometros

999999 Rev.

1 Rev

2

Voltímetros

0 a 350 V

10 V

2

amperímetros

0 a 25 A

0,5 A

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 14

Universidad Nacional Del Altiplano

Lab. Ingeniería Mecánica III HOJA DE DATOS

DATOS DEL INFORME

LONGITUD DEL DIAGRAMA (m)

Patm:

0,9974

bar

24

ºC

TBS:

C p aiere =

1 ,0 0 3 5

C.B.P.

KJ/KgºC

C.A.P.

0 ,05

0 ,0 5 5

P

PRESION

TEMPERATURA

MANOME-

DINAMOMETRO

DINAMOMETRO

ALTURA DE MEDIDORES

TEMPERATURA DE AGUA

AREA DEL

U

AIERE

DEL

TRO

DE BAJA

DE ALTA

DE AGUA

DE REFRIGERACION

DIAGRAMA

N

Kg/cm^2

AIRE (ºC)

mmH20

(cm de H2O)

(ºC)

P6

P2

TA

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

ho

PRESION

PRESION

T ht

RPM

fuerza V OL OL - A MP MP EEKg

O

TI OS OS

fuerza VOLRPM

C .B.P. Kg

R IO IO S

TIOS

INDICADO

A MPEI.E.

C .A.P.

P.E.

Tia

T1a

T2 a

T3a

C.B.P.

C.A.P.

( cm^2)

( cm^2)

T4a

RIOS

ejemplo 12,7

3,2

2 4,8

8

3

20

27 115 36 12 0,5

36,2

2 8 ,2

25

20,5

20

1205 ,5

6,8

1 95

15

111 8,2

5,4

170

1 2,5

30,9

29,1

20,5

25

24

4 0 ,5

29 ,5

36

33 ,5

4 ,8

3,8 8

34

23

20

25,5

27

1 39 0

6,6

20 8

1 5,5

1151

4,8

185

1 0,5

36,7

47,5

49,5

49

2 1,5

44

29 ,5

29

35

4 ,3

3,6

calculo dato 20 11 1 32

97

informe

8.

BIBLI BLIOGRAFÍA. •

 Apuntes en clases de laboratorio mecánica III.

•

Compresores Compresores – Su Funcionamie Funcionamiento nto y Mantenimien Mantenimiento. to. Richard W. & Linares O.

•

“compresores” . Pedro Pedro Fernández Fernández Díez Díez  –  universidad de cantabria

Ingeniería mecánica eléctrica

Página 15