Compresores

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

1. Objet Objetiv ivos os::  Determinar el trabajo realizado por el compresor.  Calclar la Potencia ! Rendimiento "olm#trico.  $ra%car: • • •

•

Pabs "s tiempo Pabs "s Tabs Pabs "s &o piston Pabs "s

1

 ρmedia  ρ media

2. Fundamen Fundamento to Teórico Teórico:: Defnición 'n compresor es na m()ina de *ido )e est( constrida para amentar la presi+n ! desplazar cierto tipo de *idos llamados compresibles, tal como lo son los -ases ! los "apores. Esto se realiza a tra"#s de n intercambio de ener-a entre la m()ina ! el *ido en el cal el trabajo ejercido por el compresor es trans/erido a la sstancia )e pasa por #l con"irti#ndose en ener-a de *jo, amentando s presi+n ! ener-a cin#tica impls(ndola a *ir. Al i-al )e las bombas, los compresores tambi#n desplazan *idos, pero a di/erencia de las primeras )e son m()inas 0idr(licas, #stos son m()inas t#rmicas, !a )e s *ido de trabajo es compresible, s/re n cambio apreciable de densidad !, -eneralmente, tambi#n de temperatra1 a di/erencia de los "entiladores ! los sopladores, los cales implsan *idos compresibles, pero no amentan s presi+n, densidad o temperatra de manera considerable. Tipos de compresores y sus características En cal)ier circito nem(tico, la parte m(s importante es a)ella en donde se prodce el aire comprimido. Esta parte es el elemento llamado compresor. Podra de%nirse el compresor como na m()ina o dispositi"o )e toma aire con nas determinadas condiciones ! lo implsa a na presi+n sperior a la de entrada. Tambi#n se pede de%nir como na m()ina de /ncionamiento

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

alternati"o o rotatorio )e tiene por objeto la compresi+n de n *ido aire -eneralmente7 para tilizar s /erza de e8pansi+n debidamente re-lada ! transmitida al l-ar m(s id+neo. 2os compresores se di/erencian por s cadal o por s relaci+n de compresi+n. 2a relaci+n de compresi+n es n n9mero adimensional )e relaciona las presiones de entrada ! salida del aire del compresor, es decir, in/orma del amento de presi+n )e pro"oca el compresor. El cadal es la cantidad de aire comprimido )e nos proporciona el compresor en na nidad de tiempo, es decir, la cantidad de aire del )e se pede disponer.  Tanto  Tanto el cadal, cadal, como la la relaci+n relaci+n de compresi+n compresi+n )e )e proporcio proporciona na n compresor compresor,, deben ser adecados al consmo de aire )e re)iere el circito. Por lo -eneral, los compresores se sit9an en compartimientos especiales, bien sea en l-ares apartados donde no pedan molestar por el rido )e prodcen al trabajar o bien en el e8terior de las instalaciones donde se 0alla el circito si lo )e desea es conse-ir n aire de ma!or calidad, es decir con menos imprezas. Sin embar-o, tambi#n 0a! al-nos tipos de compresores bastante silenciosos ! otros e)ipos )e no necesitan estar en n l-ar %jo, sino )e peden ser trasladados con /acilidad de n l-ar a otro. 2os compresores se peden clasi%car en /nci+n de la /orma de trabajo. 2os mas sados son de embolo, )e son m! baratos, pero 0acen bastante rido. Otro tipo son los -iratorios o rotati"os m(s actales ! menos ridosos. Dentro de cada -rpo 0a! mltitd de clases distintas de compresores. 2a tabla si-iente nos mestra los di/erentes tipos de compresores:

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

Compresores de émboo. 2os compresores m(s tilizados, como !a se dijo anteriormente, son los de embolo, debido a s precio ! a s *e8ibilidad de /ncionamiento, es decir, permiten trabajar con cadales de di/erentes ma-nitdes ! con n amplio ran-o de relaci+n de compresi+n. El /ncionamiento de este tipo de compresores es m! parecido al de n motor de n atom+"il. 'n eje, en el )e "a na mani"ela ci-e;al7, acciona la biela )e prodce n mo"imiento alternati"o en el pist+n. Al bajar el pist+n, entra aire por la "(l"la de aspiraci+n. En ese momento la "(l"la de salida est( cerrada. Cando el pist+n desciende 0asta el pnto merto in/erior, las dos "(l"las se cierran. En este momento comienza la compresi+n del aire )e 0a entrado al cilindro, debido al inicio del ascenso del pist+n. Cando este aire se 0a comprimido 0asta el m(8imo, entonces se abre la "(l"la de salida. el aire comprimido es descar-ado en el dep+sito ! comienza a "iajar 0acia el circito a tra"#s de los condctos del mismo. Como datos importantes de estos compresores, se;alamos )e peden alcanzar presiones desde 6 0asta n m(8imo de ?@ en los compresores de na etapa. En los de dos etapas se pede lle-ar 0asta ? . En canto a los cadales, peden conse-irse 0asta los @@ mB=min. Para realizar la compresi+n de aire, los compresores de #mbolo selen tilizar m(s de na etapa, Prodci#ndose en cada etapa n amento de la presi+n del aire. En la 9ltima etapa, el aire es e8plsado a la presi+n %nal esperada. En -eneral, los compresores de #mbolo m(s tilizados son los de dos etapas, e selen re/ri-erarse con a-a o aceite )e circla alrededor de la camisa del compresor7 o con aletas )e es n m#todo )e bsca el amento de la sper%cie de re/ri-eraci+n con pe)e;as sper%cies m! del-adas7, )e se sit9an alrededor de las c(maras de compresi+n.

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

Compresores !otativos 2os compresores rotati"os consi-en amentar la presi+n del aire mediante el -iro de n rotor. El aire se aspira cando el rotor -ira en n determinado sentido ! desp#s se comprime dentro de la c(mara de compresi+n )e se ori-ina en el compresor. Dentro de este tipo de compresores se peden distin-ir mc0os tipos. 2os m(s importantes son los si-ientes: Compresor rotati"o de paletas

2a caracterstica /ndamental de estos compresores es )e poseen na serie de paletas radiales sobre el rotor )e presionan las paredes de la c(mara de compresi+n cando -iran por la acci+n de la /erza centr/-a7. Entre cada dos paletas se crea na especie de pe)e;a c(mara de compresi+n )e "a comprimiendo el aire. Son m! silenciosos ! proporcionan n ni"el de cadal pr(cticamente constante.

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

Compresor de tornio 2a caracterstica /ndamental de estos compresores es )e poseen na serie de paletas radiales sobre el rotor )e presionan las paredes de la c(mara de compresi+n cando -iran por la acci+n de la /erza centr/-a7. Entre cada dos paletas se crea na especie de pe)e;a c(mara de compresi+n )e "a comprimiendo el aire. Son m! silenciosos ! proporcionan n ni"el de cadal pr(cticamente constante. Compresor de tornillo

Son relati"amente ne"os !, adem(s, caros, an)e debido a s bajo des-aste, a lar-o plazo son m! "entajosos. Son m! silenciosos ! proporcionan nos cadales de 0asta  mB=min, jnto con na presi+n )e oscila entre los  ! los ?F bar. El /ncionamiento de estos compresores se basa en el -iro de dos tornillos 0elicoidales )e comprimen el aire )e 0a entrado por el ori%cio de aspiraci+n, ! lo e8plsan 0asta el ori%cio de salida.

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

". #ateri #ateriae aes s y $%uipos: $%uipos: 'n compresor reciprocante marca Crtis el cal consta de > cilindros: de baja presi+n d G F ! H pl-adas. de alta presi+n d G > ! =?6 pl-adas . carrera B ! H pl-adas  Tan)e  Tan)e 0orizontal 0orizontal con con : indicador de presi+n con escala -radal en B@@ psi. dispositi"o de control en marc0a del "aco. "(l"la para desalojar condensado. "(l"la de se-ridad. term+metro para temperatra del aire del tan)e. motor el#ctrico, datos nominales: P TRIJASICO >B@ & ?B.6 Amperios ?B@ •

•

• • • • •

rpm.

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

&. 'rocedimiento 'rocedimiento e(perimenta: e(perimenta: • •

•

Se procede a encender el compresor de aire Para cada punto de presión se toma el tiempo la temperatura del tanque, de entrada y salida; hasta que la presión llegue a 90 Psi. Luego hacemos los cálculos para hallar las diferentes variales.

). !esu !esuta tados dos Datos e8perimentales tomados

PresionPsi7

K s7 @ ?@ >@ B@ F@ @ 6@ @ @

@ BB.BF >. .B> .FF ?>B.6 ??.> ?>.6 >@.?>

 T tan)e LC7

 Tentrada  Tentrada LJ7 >B >F > >6 > > B@ B? B>

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

@ @ ?@@ ??@ ?>@ ?B@ ?B ?F6 ?>

Tsalida LJ7 @ ?@ ?@ >>@ >F >@ >@ B?@ B>@

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

C(lclos

Pman Psi7

Pabs Psi7

K s7

 T tan)e LC7

@

?F.

@

>B

?@

>F.

BB.BF

>F

>@

BF.

>.

>

B@

FF.

.B>

>6

F@

F.

.FF

>

@

6F.

?>B.6

>

6@

F.

??.>

B@

@

F.

?>.6

B?

@

F.

>@.?>

B>

 Tentrada LC7 >?.?????? ?? B>.>>>>>> >> B.  FB.BBBBBB BB F.  F.FFFFFF FF .  6B.BBBBBB BB 66.666666 6

<

P?

P>

? .F

?F.

>F.

 

47.7048389

? .F

>F.

BF.

 

30.5460537

? .F

BF.

FF.

 

22.5464465

? .F

FF.

F.

 

17.9019781

? .F

F.

6F.

 

14.9137439

? .F

6F.

F.

 

12.7638027

? .F

F.

F.

 

11.1655406

? .F

F.

F.

 

9.93059006

Tsalida LC7 >?.?????? ?? 6.666666 6 .  [email protected] FF ??.BBBBB BB ?B>.>>>>> >> ?FB.BBBBB BB ?F.FFFFF FF ?6@

C(lclo para 0allar el trabajo PMaire .

?.?F

>.

?.?

>.

?.?6

>.

?.?6

>.

?.?6F

>.

?.?6@>

>.

?.?6F

& mB=F.B>?  >F.F6@ F? >F.@F F6 >F.6BFBB F >F.@B@> ? >F.B?6 ? >F.6B>  >.@? ?6

5 N=N-7

C(lclo para 0allar el cadal )e in-resa al compresor

&tan)e mB7

 Tiempo s7

Tn LC7

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

Pn Psi7

P> Psi7

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6 @.@B>6F6

 T> LC7 >?.?????? ?? B>.>>>>>> >> B.  FB.BBBBBB BB F.  F.FFFFFF FF .  6B.BBBBBB BB

BB.BF ?.6F >>.BF >B.?> >.>F >.?F B?.@F >.>6

P? Psi7 ?F. >F. BF. FF. F. 6F. F. F.

>B >B >B >B >B >B >B >B

T? LC7 >?.????? ?? 6.66666 6 .  [email protected] FF ??.BBBB BB ?B>.>>>> >> ?FB.BBBB BB ?F.FFFF FF

?F. ?F. ?F. ?F. ?F. ?F. ?F. ?F.

>F. BF. FF. F. 6F. F. F. F.

 mB=s7 @.@@@> B @.@@?6>  @.@@?@? 6 @.@@?FB B? @.@@?F>  @.@@?6@> B? @.@@?@ >6 @.@@??F 6

C(lclo para 0allar la potencia 5 N=N-7 F.@F B B@.F6@ B >>.F6F F6 ?.@? ? ?F.?B FB ?>.6B

 mB=s7 @.@@@> B @.@@?6>  @.@@?@? 6 @.@@?FB B? @.@@?F>  @.@@?6@>

 N-=mB7 ?.? ?.?F ?.? ?.?6 ?.?6 ?.?6F

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

P 57 F?.?>F > @.@? B> F.B@? 6 B.@6@@ > [email protected]> B >B.@6>

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE @> ??.?6 F@6 .B@ @@6

B? @.@@?@ >6 @.@@??F 6

 ?.?BF6 6 >?.66 F

?.?6@> ?.?6F

Calclo para 0allar el rendimiento "olm#trico

 mB=s7 @.@@@> B @.@@?6>  @.@@?@? 6 @.@@?FB B? @.@@?F>  @.@@?6@> B? @.@@?@ >6 @.@@??F 6

&d @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ? @.@@@?> ?

RPM >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB >.BBBB BB

d @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F @.@>6B@? F

Q "olm#trico @.@>>6> @.@F6B@B  @.@6F6FB ? @.@@@F@B  @.@66>6? 6 @.@6@>@B @.@B> F @.@>B >

$ra%cas: Pabs "s tiempo •

>A@ >A@ >@@ >@@

/87 G >.AA8  B6.>E RS G ?

?A@ ?A@ tiempo *s+

Pabs "s tiempo

?@@ ?@@

2inear Pabs "s tiempo7

A@ @ @

>@

F@

6@

D@

?@@

'abs *psia+

•

Pabs "s Tabs

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

BA B@

/87 G @.?>8  >?.@6 RS G @.MM

>A >@ Ttan%ue*,C+ ?A

Pabs Pabs "s Tabs 2inear Pabs "s Tabs7

?@ A @ @

>@ F@ 6@ D@ ?@@ 'abs*'sia+

•

Pabs "s &o piston ?> ?@ D -opiston*m"./mo+

6

Pabs "s &o piston 2inear Pabs "s &o piston7

F > @ /87A@ G ?@@ RS G @ 'abs *psia+

@

1 •

Pabs "s

 ρmedia  ρ media

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O

PRACTICA PRACTICA 6: COMPRESOR DE AIRE

?> ?@ D 1.d

6 Pabs "s ?=d F

2inear Pabs "s ?=d7

> @ @

>/87 @ GF@ 6@ RS G @ 'abs*'sia+

D@

?@@

6. Discsio Discsiones nes ! conclsio conclsiones nes !l terminar el análisis reali"ado al compresor podemos concluir que mientras aumenta el tiempo de operación el caudal no se mantiene constante sino que tiene un punto alto, y por ende todos los datos encontrados como la potencia y la eficiencia volum#trica pasan por lo mismo ya que están relacionadas directamente con el caudal. $emos podido cumplir todos nuestros o%etivos propuestos. . 3ibl 3iblio io-r -ra/ a/a a 

&ecánica de fluidos. Se'ta edición (oert L. &ott

2A3ORATORIO DE OPERACIO4ES '4ITARIAS

I4$. 5A2TER MORE4O