INTRODUCCIÓN
Uno de los mayores temores de toda industria es que su planta se detenga por falta de energía. Si bien es la provisión de gas y petróleo lo que ha dado más dolores de cabeza los últimos tiempos, hay otra energía sumamente importante y que a veces no es considerada en toda su importancia la proveniente del aire comprimido. !l sistema de aire comprimido es clave para dar energía a las máquinas y a los procesos. !s esta energía la que entrega presión y permite que los responsables responsables de las plantas y máquinas puedan desarrollar sus procesos sin fallas. f allas.
!l principal ob"etivo de este traba"o es aplicar los conocimientos teóricos aprendidos y de esta manera poder aprovechar al má#imo la energía que se puede obtener de un compresor, determinando los parámetros a los cuales este posee mayor eficiencia.
!n una primera parte se verán los ob"etivos y el fundamento teórico para poder entender de una manera más sencilla la e#periencia, luego se mostraran los datos obtenidos en la e#periencia y se procederá a realizar los cálculos con el fin de cumplir los ob"etivos trazados, finalizando con las conclusiones que se obtuvieron durante todo el proceso.
!sperando que este traba"o sirva para aclarar algunas dudas sobre compresores y su adec adecua uado do mane mane"o "o para para saca sacarr el má#i má#imo mo prov provec echo ho de este este así así como como tamb tambi$ i$n n la importancia que este tiene en la industria.
%os autores.
1
ÍNDICE &. 'b"etivos
(
). *undamento teórico
+
. !quipos y materiales
&-
(. rocedimiento e#perimental
&/
+. 0álculos y resultados
&1
2. 'bservaciones
3. 0onclusiones
(
/. 4ibliografía
+
1. 5ne#os
2
2
1. OBJETIVOS
-
6raba"ar el compresor con diferentes parámetros, para así determinar
-
e#perimentalmente e#perimentalmente con que parámetros traba"a con mayor eficiencia. 0omparar los resultados obtenidos e#perimentalmente e#perimentalmente con los cálculos teóricos y comprobar que la presión intermedia optima está en función de la presión de
-
entrada al compresor de ba"a y la presión de salida del compresor de alta. 0alcular las potencias en cada etapa para que por medio diferencias se calculen las perdidas en cada una de ellas, tambi$n se podría implementar un diagrama de San7ey.
3
2. FUNDA FUNDAME MENT NTO O TEÓ TEÓRIC RICO O
Un compresor es una máquina de fluido cuya función es aumentar la presión y desplazar cierto cierto tipo tipo de fluido fluidoss llama llamados dos compr compresi esibl bles. es. 8ay mucho muchoss tipos tipos de compre compresor sores es atmosf atmosf$ri $ricos cos,, pero pero todos todos realiz realizan an el mismo mismo traba" traba"o o tomar tomar aire aire de la atmosf atmosfera era,, lo comprimen para realizar un traba"o. Un compresor de desplazamiento positivo es una máquina donde se obtiene un aumento en la presión estática cuando se succiona sucesivamente un cierto volumen de aire dent dentro ro de un espa espaci cio o cerr cerrad ado o y lueg luego o se le e#pu e#puls lsa, a, todo todo esto esto ocur ocurre re por por el desplazamiento de un elemento móvil dentro del espacio cerrado. %a compresión de aire u otros gases mediante compresores alternativos alternativos 9compresores de desplazamiento positivo: se puede considerar como un proceso de flu"o y estado estable 9*!!S:. %a primera ley de la 6ermodinámica aplicada a un *!!S es H s− H i =W −Q ( KJ )
;onde H i
< entalpía del aire que ingresa al sistema.
H s
< entalpía del aire que sale del sistema.
W
< traba"o del e"e o indicado realizado sobre el sistema.
Q
< p$rdida de calor del sistema.
%a ecuación anterior aplicada a compresores es H 5− H 1=W 1+ W 2−Q 1− Q2−Q 3−Q4 −Q ( KJ )
;onde H 1
< entalpía del aire a la entrada de la primera etapa.
H 2
< entalpía del aire a la salida de la primera etapa.
4
H 3
< entalpía del aire a la entrada de la segunda etapa.
H 4
< entalpía del aire a la salida de la segunda etapa.
H 5
< entalpía del aire a la salida del postenfriador.
W 1
< traba"o específico entregado a la primera etapa.
W 2
< traba"o específico entregado a la segunda etapa.
Q1
< calor entregado al agua de refrigeración de la primera etapa.
Q2
< calor entregado al agua de refrigeración del ínter enfriador.
Q3
< calor entregado al agua de refrigeración de la segunda etapa.
Q4
< calor entregado al agua de refrigeración de la postenfriador.
Q
< p$rdidas de calor por convección y radiación.
*igura &. !squema simplificado !l compresor de dos etapas se usa cuando se desea comprimir aire a muy altas presiones. 6ambi$n e#iste posibilidad de usar compresores multi=etapa con más de dos etapas. !n el siguiente gráfico se puede apreciar el diagrama => de un compresor de dos etapas 9se considera el volumen muerto: 5
*igura ). ;iagrama => de un compresor de dos etapas 5l iniciar el proceso de compresión el grafico sigue la línea &=), si no hubiese enfriamiento intermedio el proceso de compresión seguiría la línea &=)=?, pero al traba"ar con enfriamiento se sigue la línea &=)==( con lo cual es notorio que se ahorra un traba"o representado por el área encerrada en )=?=(=. !n un ensayo con compresor es posible variar la presión a la cual se hace el enfriamiento, en consecuencia el área )=?=(= varía, luego para realizar el mínimo traba"o en la compresión es necesario que la relación de presiones sea P 2 P 4 = P 1 P 2
!n un compresor de ) etapas la presión intermedia óptima es P 2 =√ P 1∗ P 4 es necesario T 1=T 3
!l traba"o y la potencia entregados a un compresor real son diferentes a los obtenidos en el compresor ideal, ya que un remanente de gas que queda en el volumen muerto se e#pande cuando las válvulas están cerradas. !l volumen muerto reduce la capacidad del compresor, esta reducción aumenta a medida que aumenta la relación de compresión. 5demás debido a las p$rdidas de presión en las válvulas y tuberías, la presión del aire 6
durante la succión es menor que la presión del medio de donde es succionado y durante la descarga la presión es mayor que la presión en la tubería de descarga. !l funcionamiento de un compresor alternativo está caracterizado por los siguientes parámetros
&: El porcent!e "e #ol$%en %$erto, es la relación entre el volumen muerto
V o
y el
volumen de desplazamiento V d . E=
V o V d
!n compresores de ba"a presión E 9) @ +A:. !n compresores de alta presión E 9+ @ &-A:. %a eficiencia volum$trica aparente tomando en cuenta la perdida de presión la entrada se obtiene del diagrama indicado. ): E&'c'enc' #ol$%(tr'c rel o totl, esta eficiencia difiere de la anterior por los siguientes motivos a: !l fluido se calienta durante toda la carrera de succión. 0uando se pone en contacto con las válvulas, paredes del cilindro y pistón. b: !#isten fugas por los anillos del pistón, válvulas y uniones. !n compresores multi=etapas la disminución de la eficiencia volum$trica es más acentuada debido a la precipitación de la humedad en el interenfriador. !sta eficiencia se define como la relación entre peso de fluido descargado durante la revolución del e"e del compresor y el peso de fluido a las condiciones de la línea de succión, que ocuparía un volumen igual al desplazamiento total de una revolución.
n vr=
mr ( 0.65− 0.85 ) md
7
Se utilizan además las siguientes eficiencias para determinar la potencia realmente entregada al compresor. ) e&'c'enc' '*ot(r%'c
'*ot
. !s la relación de la potencia isot$rmica B isot y la potencia
indicada C. ) e&'c'enc' %ec+n'c
. !s la relación entre la potencia indicada Bi y la potencia en
%
el e"e del compresor Be"e. ) e&'c'enc' e&ect'#
. ' eficiencia en el e"e
e&ec
es el producto de la eficiencia
isot$rmica ηisot o adiabática y la eficiencia mecánica ηm. %a potencia real para mover el compresor es mayor que la potencia teórica y está determinada por las siguientes fórmulas.
Weisot =
Weisot =
W isot nisot . nm
1 60∗ neisot
nv ∗V d∗ N ∗ P1∗ln
∗
( ) P 2 P1
;ónde N V d
< velocidad del e"e del compresor 9rpm:. < volumen de desplazamiento 9m :.
8
3.
E,UIOS UTI)IADOS
= 0ompresor de ba"a
= 0ompresor de alta
= Cnterenfriador
9
= ostenfriador
= 0a"a de estancamiento
10
= 2 termómetros de bulbo sin coraza
11
= 2 termómetros de bulbo con coraza
12
= ) ?anómetros 4ourdon
= ) ?anómetros inclinados de líquido
= ) ;inamómetros, ) 6acómetros, ) 0ontómetros
13
14
= ) >oltímetros, ) 5mperímetros
= Cndicador de diagrama D5C850E
= lanímetro
r'%er etp /B! pre*'0n
Dumero de cilindros 0arrera
) &-&.2 mm
;iámetro interior >olumen de desplazamiento >olumen muerto resión má#ima Felación de velocidades motor G compresor !ficiencia de la transmisión Fango de velocidades
&-&.2 mm &.2(3 l )1.+ cm &-. bar & -.1/ -- @ +-- rpm
Se$n" etp /Alt pre*'0n
Dumero de cilindros 0arrera ;iámetro interior >olumen de desplazamiento >olumen muerto resión má#ima Felación de velocidades motor G compresor !ficiencia de la transmisión Fango de velocidades
& &-&.2 mm 32.) mm -.(2 l )/.) cm &./ bar & -.1/ -- @ +-- rpm
4.
ROCEDIMIENTO
Ante* "el encen"'"o3 •
'bservar si los manómetros inclinados se encuentran en cero.
•
;renar el condensado del ínter enfriador, postenfriador y tanque de almacenamiento.
roce"'%'ento "e encen"'"o • •
Ubicar las válvulas 5, 4 y 0 en la posición correcta. 5"ustar los fluidos de agua de refrigeración hasta obtener lectura comprendidas entre &- y )+ cm es los tubos de Feynols.
•
5ccionar las llaves de funcionamiento en vació.
•
Ubicar los reguladores de velocidad en su posición mínima.
•
!ncender primeramente el compresor de alta presión, luego el compresor de ba"a, mane"ando lentamente los arrancadores.
•
0uando la presión en el tanque de almacenamiento se acerca el valor deseado abrir lentamente la válvula de estrangulamiento. %a posición correcta de la válvula de estrangulamiento para obtener una presión constante en el tanque será aquella que produzca la misma caída de presión en la tobera de descarga con respecto a la caída de presión en el orificio de entrada.
4. C5)CU)OS 6 RESU)TADOS
*igura . !squema de la instalación.
;onde 0.!. 0a"a de estancamiento. 0.5.. 0ompresor de alta presión. .!. ost enfriador. 5.4.0 >álvulas de tres vías. ) resión intermedia en la salida de 0.4.. y entrada de 0.5.. 6& 6emp. !ntrada 0.4.. 6 6emp. !ntrada 0.5.. 6+ 6emp. !ntrada 6.5. 63 6emp. Salida 6.5. h3 ?anómetro en 6.5. 6&a 6emp. Salida de 0.4.. 6a 6emp. Salida 0.5..
0.4.. 0ompresor de ba"a presión. C.!. Cnter enfriador. 6.5. 6anque de almacenamiento. 2 resión en 6.5. 65 6emperatura ambiente. 6) 6emp. Salida 0.4.. 6( 6emp. Salida 0.5.. 62 6emp. 6.5. h- ?anómetro en 0.!. 6ia 6emp. !ntrada de refrigerante. 6)a 6emp. Salida de C.!. 6(a 6emp. Salida .!.
6abla &. ;atos del aire a trav$s del compresor. . aire 9EgGcm): 6emperaturas del aire 9H0: ?anóm. 9mm8)': 2 ) 65 6& 6) 6 6( 6+ 62 63 hh3 & / ).1 )2.&& )2 1/ 3 &- (- ) )( / 3 ) / .1 )2.&& )2 &-& 1 /( ( )+ 2.+ (
unto
6abla ). ;atos relacionados a los motores empleados en el compresor. ;inamómetro de ba"a presión ;inamómetro de alta presión F? * 9Eg: >oltios 5mperios F? * 9Eg: >oltios 5mperios & 333 2 &+&( 1)) .+ &(1.+ ) 21+ 2.3 &(&+ +1.( 11.
unto
6abla . ;atos del agua de refrigeración. 5lt. medidores de agua 9cm8)': 6emp. del agua de refrigeración 9H0: 0.4.. C.!. 0.5.. .!. 6ia 6&a 6)a 6a 6(a & )2.2 )).& )).& )/.2 )2.+ 1 / + )3 ) )2.( )).) )) )/.( )3 (3 ( )/
unto
6abla (. ;atos obtenidos con el planímetro Ireas del diagrama indicado %ongitudes de los diagramas indicado ) ) 0.4.. 9cm : 0.5.. 9cm : 0.4.. 9cm: 0.5.. 9cm: & (.+ (.)3 ./ (.( ) (./3 ( .1 (.&
unto
6abla +. ;atos relacionados a las condiciones atmosf$ricas en la e#periencia. 6emp. ;e bulbo seco 9H*: 6emp. ;e bulbo húmedo 9H*: resión barómetrica 9mm8g:
31 3) 3+)
*igura (. ;iagramas => a escala obtenidas con el Cndicador de ;iagramas.
+.& otencia el$ctrica entregada al motor
!sta magnitud se calcula de la siguiente manera
Pelec = VI (W) ;onde > >olta"e de alimentación del compresor 9>:. C 0orriente en el compresor 95:. 0on los datos de la tabla ), obtenemos 6abla 2. 0álculos de elec. unto
;inamómetro de ba"a presión ;inamómetro de alta presión elec elec > C > C )&-&& &+&( &(1.+ )&-/3 ) &(&+ 11.
+.). otencia en el e"e del compresor Se calcula como sigue P eje
=
F ×N (W) 3.0592
;onde * *uerza en el e"e medida por el dinamómetro 9Egf:. D >elocidad angular 9F?:. 0on los datos de la tabla ), obtenemos 6abla 3. 0álculos de e"e. unto
;inamómetro de ba"a presión ;inamómetro de alta presión e"e e"e D * D * &+).1 &-+(./+ & 333 2 1)) .+ &+)).& 2++.3)3 ) 21+ 2.3 +1.(
+.. otencia entregada Se calcula como sigue
Pentr
= η mec P eje (W)
0onsiderando J mec < -.1/, obtendremos
6abla /. 0álculos de entr . unto
e"e & )
0.4. entr &+).1 &+)).&
e"e &(1.(+ &(1&.21
0.5. entr &-+(./+ 2++.3)3
or tanto, la potencia entregada total es
∑ P
entr
= Pentr (CBP ) + P entr (CAP )
∑ P
entr
6abla 1. 0álculos de
∑ P
unto
.
entr
& )
9B:
)+)3.) )&(.)1
+.( otencia indicada Se calcula como sigue Pind
= P ×V &d (W)
;onde resión media indicada 9DGm ):. >d >olumen desplazado por unidad de tiempo 9m Gs: 5demás
P =
KA (bar) L
;onde E 0onstante del resorte 9barGm:, E 04 < 3) psiGpulg y E 05 < &/- psiGpulg. 5 Irea del diagrama 9m):. % %ongitud del diagrama 9m:. 0onvirtiendo los E a 9barGm: 6abla &-. 0onstantes de resorte.
&-.3+ 2().2&)
psiGpulg 3) &/-
E04 E05
barGm &1+.(( (//.2
;e la tabla + y la anterior, obtenemos 6abla &&. 0álculos de unto
5 9#&-=(:
P
.
% 9#&-=):
0.4. 0.5. 0.4. & (.+ (.)3 ./ ) (./3 ( .1
P
E
0.5. (.( (.&
0.4.
0.4. 0.5. ).- (.31 (//.2 ).((- (.32(
0.5.
&1+.((
6ambi$n
V& d = VD ×N COMP ;onde >; >olumen de desplazamiento del compresor. D0'? >elocidad angular del e"e del compresor. Sabemos que la relación de transmisión motor=compresor es de a & tanto para el 0.4.. y 0.5.., entonces
N V& V = × (W) d D 3 ;onde D >elocidad angular del e"e del motor. 0alculamos de los datos del compresor y la tabla ) V & d 6abla &). 0álculos de .
unt o & )
>; 9dm:
D 9F?:
0.4..
0.5..
&.2(3
-.(2
0onvirtiendo a unidades S.C.
0.4.. 333 21+
0.5.. 1)) +1-
V & d 9dmGmin: 0.4.. 0.5.. ()2.+3 &().)1+ /&.+++ 1&.-+3
6abla &. 0álculos de
V & d
en S.C.
V & d 9mGs:
unto 0.4.. -.--3&& -.--22
& )
0.5.. -.--)3 -.--&+)
8allamos la potencia indicada 6abla &(. 0álculos de ind. unto & )
P
+
9#&- a: 0.4. 0.5. ).- (.31 ).((- (.32(
V & d 9mGs: 0.4.. 0.5.. -.--3&& -.--)3 -.--22 -.--&+)
ind 9B: 0.4.. &2+2.+ &++&.22
0.5.. &&)./1 3)).11
+.+ *lu"os de agua de refrigeración Se calcula como sigue
Q = C1H C 2 (lt / h) ;onde 8 5ltura medida en el instrumento de Feynolds 9cm:. 0&, 0) 0onstantes para cada etapa cuyos valores se toma de la siguiente tabla 6abla &+. 0onstantes en el cálculo de caudal. 0.4.. 0.5.. C.!. .!.
0& &-.( /. &).( &&.3
0) -.+)3 -.+(+ -.+-.(1(
0on los datos de la tabla (, obtenemos 6abla &2. 0álculos de caudal de refrigerante en ltGh. 0audales de agua 9ltGh: 5ltura de los medidores de agua 9cm8)': 0.4.. C.!. 0.5.. .!. 0.4.. C.!. 0.5.. .!. & )2.2 )).& )).& )/.2 +/.2& +/.)1 ((./+ 2&.) ) )2.( )).) )) )/.( +/.3 +/.() ((.3( 2&.&&
unto
8allamos los caudales en S.C. 6abla &3. 0álculos de caudal de refrigerante en EgGs. 0.4..
0audales de agua 9EgGs: 0.5.. .!. -.-&2&1 -.-&)(2 -.-&2) -.-&)(
C.!. -.-&2)/ -.-&2)(
-.-&3- -.-&21/
+.2. 0alores absorbidos por el agua de refrigeración Se calculan como sigue
Q&CBP
& p (T1a − Tia ) = mC & p (T2 a − Tia ) Q& IE = mC & p (T3a − Tia ) Q&CAP = mC & p (T4 a − Tia ) Q& PE = mC
0onsiderando 0p < (.&/ EKGH0 6abla &/. 0álculos de calores del refrigerante. unto
6ia
& )2.+ ) )3
dmGdt 0.4.. C.!. 0.5.. .!. )3 -.-&2)/ -.-&2&1 -.-&)(2 -.-&3- )/ -.-&2)( -.-&2) -.-&)( -.-&21/
6&a 6)a 6a 6(a 1 (-
0.4..
/ 3
+ (
L 0.5..
C.!. -./+& -.//)
-.33/ -.23/
.!. -.(( -.2(
0alores totales absorbidos por el agua
∑ Q& = Q& A
CBP
+ Q&CAP + Q&IE + Q&PE (KW)
∑ Q&
A
6abla &1. 0álculos de unto &
∑ Q&
A
).&-/
.
-.-+2 -.-3&-
)
&.11+
+.3. 0álculo del flu"o de aire Utilizando el medidor de la ca"a de aire cuyo diámetro de orificio es &.1+ mm, calculamos el caudal & = 36.094 × 10 V a
&a m
= 1.2577
−4
H ×T A P A
H ×P A T A
3
(m /s)
(Kg/s)
;onde 5 resión barom$trica 9bar:. 8 5ltura de manómetro h- 9m8 )-:. 6 5 6emperatura ambiental 9E:. ;e la tabla + y lo anterior m&a V & a 6abla )-. 0álculos de , .
unto
5 9mm8g:
6 5 9H0:
& )
3+)
)2.&&
8 9mm: / 2.+
+./. !nergía aprovechable Se calcula como sigue & E = H&5 − H 1
;onde & H 1
!ntalpía a la entrada del 0.4..
& H 5
!ntalpía a la salida del .C. & p (T5 − T 1 ) H&5 − H&1 = mC
V & a
-.--++/ -.--+-
m&a
-.--2+& -.--+/3
0onsiderando 0p <&.--+ EKGM0. 6abla )&. 0álculos de unto
m&a
& )
-.--2+& -.--+/3
& H&5 − H 1
.
6+
6&
& H&5 − H 1
((
)2 )2
-.-1&+ -.&--&1
+.1. $rdidas de calor por radiación por radiación y convección or balance de energía H&5 − H&1 =
∑P
entr
− ∑ Q&A − Q&rad
!ntonces Q&rad
= ∑ Pentr − ∑ Q&A − ( H&5 − H&1 )
;e la tabla 1, &1 y )&, obtenemos 6abla )). 0álculos de unto & )
∑ P
entr
∑ Q&
A
9B:
)+)3.) )&(.)1
9EB:
Q&rad
.
& H&5 − H 1
).&-/ &.11+
9EB: -.-1&+ -.&--&
Q&rad
9B: )3.3 ().&
+.&-. !ficiencia mecánica Se calcula como sigue η m
=
P ind P entr
;onde ind otencia indicada. entr otencia entregada. 6abla ). 0álculos de J m. unto
entr
0.4.. ind
entr
0.5.. ind
Jm0.4.
Jm0.5.
& )
&(1.(+ &2+2.+ &(1&.21 &++&.22
&-.3+ &&)./1 2().2&) 3)).11
+.&& !ficiencia volum$trica aparente Se calcula como sigue
m1 Vm P sal η V = 1 − − 1 ÷ V D P ent ;onde >m >olumen muerto del compresor. >; >olumen desplazado del compresor. sal resión de salida del compresor. ent resión de entrada del compresor. m !#ponente politrópico e#perimental. Según *ran7el, m 04 < &.)- y m 05 < &.)+. 5demás según la ho"a de datos tenemos >; y >m. or tanto 1 0.0295 P 2 1.20 η VCB = 1 − − 1 ÷ 1.647 P A
1.251 0.0282 P 6 η VCA = 1 − − 1 ÷ 0.463 P 2 0alculando, se obtiene 6abla )(. 0álculos de J >. unto
5 9mm8g:
& )
3+)
) 9EgGcm): ).1 .1
2 9EgGcm): / /
+.&). 0álculo de las eficiencias volum$tricas reales Se define como
J>0.4.
J>0.5.
-.13+ -.12
-.1)( -.1+
η Vr
=
m&a m&d
;onde &a m
*lu"o de masa real. m&d
*lu"o de masa aparente. !l flu"o de masa que entra al 0.4.. se calcula como sigue &d m
= md
&d m &d m
N 60
(Kg/s)
= ( ρ V d )
N 60
P = ÷ V d RT
N 60
;onde ?d,>d ?asa y volumen desplazado, respectivamente 9Eg,m :. D >elocidad de giro del motor 9F?:. N ;ensidad del aire. ,6 resión y temperatura a la entrada de 0.4. 9a,E:. F 0onstante del aire. Se sabe que D < D 0'?G y F < )/3. ara 0.4. < 5 < 3+)mm8g, 6 < 6 5 <)2M0 y >d < &.2(3 dm. ara 0.5.. < ), 6 < 6 y >d < -.(2 dm. or tanto ara 0.4..
P A −3 × 1.647 10 ÷ × 287 T 1
m&d =
ara 0.5..
N 180
P 2 −3 × 0.463 10 ÷ × 287 T 3
m&d =
N 180
;e las tablas &,) y +, obtenemos m&d
6abla )+. 0álculos de unto
5 9mm8g: & )
) 9EgGcm):
.
6& 9M0: ).1 .1
3+)
)2 )2
D04 D05 3 333 1)) 1 21+ +1-
m&d
unto 0.4.. -.--/-2 -.--3()1
& )
6 9M0:
0.5.. -.--1121 -.--21
;e la tabla )-, la anterior obtendremos la eficiencia η Vr
6abla )2. 0álculos de &d m
unto 0.4.. -.--/-2 -.--3()1
& )
&a m
0.5.. -.--1121 -.--21
-.--2+& -.--+/3
+.&. 0álculo de la potencia isot$rmica Se calcula como sigue η ist
;onde & ! ist
otencia isot$rmica.
.
=
& ! ist
P ind
η Vr
9A: 0.4.. 0.5.. 3/./ 2+.31.-& 1).2-
P ind otencia indicada. Se sabe que !& ist
P sal & = PentV ÷ ln P ent
;onde V
0audal real de aire que circula por el compresor. ent,sal resión de salidaGentrada del compresor. 6ambi$n & V&= η VrV d
V&= η VrV d
N 180
;onde η Vr
!ficiencia volum$trica real. Vd V & d ,
>olumenG*lu"o desplazado teórico. D >elocidad del motor. ;e las tablas ),)2 y las especificaciones de los compresores, hallamos caudal real V
6abla )3. 0álculos de unto & )
η Vr
V & d
.
D9F?:
V
9m: 9A: 9dm: 0.4.. 0.5.. 0.4.. 0.5.. 0.4.. 0.5.. 0.4.. 0.5.. 3/./ 2+.333 1)) -.--++3 -.--&++ &.2(3 -.(2 31.-& 1).221+ +1- -.--+-) -.--&(&
5demás, para 0.4.. ent < 5 y sal < ), mientras que para 0.5.. ent < ) y sal < 2. 5hora calculamos la potencia isot$rmica en base a las tablas ) y la anterior & ! ist
6abla )/. 0álculos de
.
unto & )
P sal
P ent
& ! ist
V
9m: 9EgGcm): 9EgGcm): 0.4. 0.5.. 0.4.. 0.5.. 0.4.. 0.5.. 0.4.. 3+) ).1 ).1 -.--++3 -.--&++ +/).) / .1 .1 -.--+-) -.--&(& 23./ mm8g
9B: 0.5.. ((3. /3.(
0on este último resultado y la tabla &(, finalmente obtenemos la eficiencia η ist
6abla )1. 0álculos de unto & )
ind 9B: 0.4.. 0.5.. 0.4.. &2+2.+ &&)./1 +/).) &++&.22 3)).11 23./
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+.&( ;iagrama de San7ey !l siguiente diagrama, generado por un programa online, muestra la distribución de la energía en un compresor de ) etapas. %os valores D' están a escala.
*igura +. ;iagrama de San7ey para un compresor de dos etapas.
7. OBSERVACIONES =
Se observa que el compresor de ba"a presión entrega mayor potencia al e"e que el compresor de alta presión.
=
;urante cada prueba el aire en el interenfriador y postenfriador se condensaba por lo que era necesario vaciar el líquido para continuar con la siguiente prueba.
=
%as alturas de los medidores de agua permanecieron por arriba de los &+ cm, lo cual era lo esperado según el manual de laboratorio.
=
!l grafico obtenido con el indicador de diagrama fueron muy pró#imas a las esperadas debido a que estos gráficos se obtienen directamente por el desplazamiento de volumen dentro del compresor y la presión en este.
=
Se observa que las potencias indicadas calculadas son mayores a las entregadas, lo que significa una contradicción a la &era ley. !l motivo es el cálculo erróneo de la potencia indicada, pues se concluyó que las constantes del resorte reales no están cerca de las nominales.
8. CONC)USIONES
=
!n el proceso de compresión de ) etapas se realiza un ahorro de traba"o con respecto a un compresor de una sola etapa, esto debido al enfriamiento que se
= =
realiza en las etapas de compresión obteni$ndose así mayores presiones. %as líneas OisobáricasP obtenidas en el indicador de diagrama no son perfectamente horizontales, esto se debe a fugas y rozamiento en las válvulas.
= =
%a eficiencia volum$trica real aumenta en el compresor de ba"a presión y disminuye en el de alta presión debido a que la compresión de alta presión aumenta sus revoluciones teniendo menos tiempo para comprimir por cada ciclo disminuyendo así su eficiencia volum$trica real.
= =
%a magnitud del ahorro en el traba"o de compresión depende del valor de presión de refrigeración 9presión intermedia: debido a que se obtendrá una mayor eficiencia cuando esta cumpla una relación de presiones con la presión de entrada y de salida.
9. BIB)IO:RAFIA
•
Fobert %. ?ott 9)--2:, Mecánica de fluidos, ?$#ico, editorial earson.
•
?ichel K. ?oran, 8oQard D. Shapiro 9)--+:, Fundamentos de termodinámica técnica, !spaRa, editorial Fevert$.
•
%aboratorio de máquinas t$rmicas e hidráulicas, Compresor experimental de aire (2 etapas), rofesores del curso.
•
Bi7ipedia 9)-&+:, Sistemas de dos etapas, consultado el &)G-(G)-&+. !n httpGGes.Qi7ipedia.orgGQi7iGSistemadedobleetapa
;. ANE
Ane=o 1
6ermómetro de bulbo seco y bulbo húmedo 9H*: para determinar condiciones atmosf$ricas.
Ane=o 2
4arómetro para determinar la presión atmosf$rica con la que se traba"ó en el laboratorio.
Ane=o >
6abla psicom$trica para determinar la humedad del aire.
