Calculo de Compresores de Una Etapa

2013 COMPRESOR DE UNA SOLA ETAPA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS C.A.P. INGENIERÌA MECÁNICA ELÉCTRICA ALUMNO. MIRANDA YARETA ALANRODRIGO 08/11/2013

UNIVERSIDAD ÁNDINA NÉSTOR CÀCERES VELASQUEZ FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS C.A.P. INGENIERÌA MECÁNICA ELÉCTRICA LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA III

EXPERIENCIA # 02: CALCULO DE COMPRESORES ALTERNATIVO DE UNA SOLA ETAPA

DOCENTE: ING. CHUQUIMAMANI QUINTO BENJAMIN

PRESENTADO POR LOS ALUMNOS: MIRANDA YARETA ALAN RODRIGO SEMESTRE: VII FECHA DE LA EXPERIENCIA: 30 DE OCTUBRE OCTUBRE DEL DEL 2013 FECHA DE ELABORACIÒN: 06 DE NOVIEMBRE NOVIEMBRE DEL DEL 2013 FECHA DE PRESENTACIÒN: 06 DE NOVIEMBRE NOVIEMBRE DEL DEL 2013

ALUMNO. MIRANDA YARETA ALANRODRIGO

Ing. Mecánica Eléctrica

1.

INDICE

Contenido

pág.

1. INDICE..................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................ .. 2 2. INTRODUCCION ........................................................................................ .............................................................................................................................. ...................................... 4 3. RESUMEN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 5 4. MARCO TEORICO ............................................................... ............................................................................................................................ ............................................................. 6 4.1. Compresores de émbolo o pistón (alternativos) ( alternativos) .................................................................... 6 4.1.1. Accionamiento motor: ..................................................................................................... ..................................................................................................... 6 4.1.2. Presión:................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................ 9 4.1.3. Presóstato: P resóstato: ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 10 4.1.4. Manómetro: ................................................................................................................... ................................................................................................................... 11 4.1.5. Refrigeración .................................................................................................................. .................................................................................................................. 11 4.2. Características del alternativo........................................................... ............................................................................................... .................................... 13 4.3. Comparaciones........................................................... ...................................................................................................................... ........................................................... 14 4.3.1. Compresor de Diafragma (Membrana) ............................................................ .......................................................................... .............. 14 4.3.2. Compresor rotativo multicelular ........................................................... .................................................................................... ......................... 15 4.4. Figura de un Compresor alternativo ..................................................................................... 16 4.4.1. Ventajas del compresor alternativo: ................................................................... .............................................................................. ........... 16 4.4.2. Inconvenientes del compresor alternativo: ................................................................... 16 5. PRACTICA 02 ........................................................... .............................................................................................................................. ...................................................................... ... 17 17 5.1. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS USADOS EN EL LABORATODIO................................................. 17



5.2. MEDIDAS Y/O DATOS OBTENIDOS ........................................................................................ ........................................................................................ 17 5.3. PARAMETROS CALCULADOS: ............................................................................................ ............................................................................................... ... 18 5.4. PROCEDIMIENTO: ................................................................... .................................................................................................................. ............................................... 18 5.4.1. Hallando el VD ................................................................. ................................................................................................................ ............................................... 18 5.4.2. Hallando el VM ........................................................................... ............................................................................................................... .................................... 18 5.4.3. Relación de compresión (C)................................................................... ........................................................................................... ......................... 19 5.4.4. Eficiencia volumétrica convencional (evc) ..................................................................... 19 5.4.5. Volumen de admisión. ................................................................................................... 19

 

5.4.6. Potencia de compresor ( ). .......................................................................................... 20 5.4.7. Hallando flujo másico ( ) .............................................................................................. 20



5.4.8. Finalmente Potencia de compresor ( ). ....................................................................... 21 5.4.9. Motor requerido .............................................................................................. ............................................................................................................ .............. 21 ................................................................................................................ ......................... 21 5.4.10. Eficiencia (ŋ). ....................................................................................... 6. CONCLUSIÓN ....................................................................................................... ................................................................................................................................ ......................... 22 7. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... ............................................................................................................................... ......................... 23 8. ANEXOS ............................................................................................................... ........................................................................................................................................ ......................... 24 ................................................................................................................................. ........................................................... ............................................................................................... ......................... 24 8.1. Fotos tomadas en el laboratorio ........................................................................................... ........................................................................................... 25



2. INTRODUCCION Un compresor es una máquina capaz de elevar la presión del gas que maneja. En la Industria la misión de los compresores es: — Alimentar Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos; — Proveer Proveer de aire para combustión; — Recircular Recircular gas a un proceso o sistema; — Producir Producir condiciones idóneas para que se produzca una reacción química; — Producir Producir y mantener niveles de presión adecuados por razones de proceso de torres; — Alimentar Alimentar aire a presión presi ón para mantener algún elemento en circulación Un compresor de pistón, compresor alternativo es un compresor de gases que funciona por el desplazamiento de un émbolo dentro de un cilindro (puede tener varios) movido por un cigüeñal un cigüeñal para para obtener gases a alta presión.1 presión.1 2 2 El gas a comprimir entra, a presión ambiental, por la válvula de admisión en el cilindro, donde se comprime con el pistón, que tiene un movimiento alternativo mediante un cigüeñal y una biela, una biela, y y se descarga, comprimido, por la válvula de desca rga. Se utiliza en refinerías de petróleo, trasporte de gases (gasoductos), (gasoductos), plantas químicas, plantas de refrigeración. Uno de sus usos es la fabricación, por soplado, de envases de vidrio o plástico (Tereftalato de polietileno o PET), para líquidos. El aire comprimido se utiliza para la operación de máquinas y herramientas, taladrar, pintar, soplar hollín, en transportadores neumáticos, en la preparación de alimentos, en la operación de instrumentos y para operaciones en el sitio de uso (por ejemplo, combustión subterránea) las presiones van desde 25 psig (172 kpa)hasta 60000 psig (413,8 kpa). El empleo más frecuente es a presiones de 90 a 110 psig, que son los límites de la presión normal en casi todas las fábricas. Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción transporte por tuberías. Acopio de gas natural, craqueo catalítico, polimerización y en otros procesos químicos



3. RESUMEN Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de la presión de descarga. Estos compresores rara vez se emplean como unidades individuales, salvo que el proceso requiera funcionamiento intermitente. Por ejemplo, si hay que regenerar un catalizador cada dos o tres meses o se tiene un suministro de reserva en otra fuente, esto daría tiempo para reparar o reemplazar las válvulas o anillos de los pistones, si es necesario. Los compresores alternativos tienen piezas en contacto, como los anillos de los pistones con las paredes de¡ cilindro, resortes y placas o discos de válvulas que se acoplan con sus asientos y entre la empaquetadura y la biela. Todas estas partes están sujetas a desgaste por fricción. Los compresores alternativos pueden ser del tipo lubricado o sin lubricar. Si el proceso lo permite, es preferible tener un compresor lubricado, porque las piezas durarán más. Hay que tener cuidado de no lubricar en exceso, porque la carbonización del aceite en las válvulas puede ocasionar adherencias y sobrecalentamie nto. Además, los tubos de descarga saturados con aceite son un riesgo potencia¡ de incendio, por lo que se debe colocar corriente abajo un separador para eliminar el aceite. Los problemas más grandes en los compresores con cilindros lubricados son la suciedad y la humedad, pues destruyen la película de aceite dentro del cilindro.



4. MARCO TEORICO

4.1. Compresores de émbolo o pistón (alternativos) Las válvulas: Las válvulas: Las válvulas son mecanismos automáticos colocados en la aspiración e impulsión de cada uno de los cilindros que permiten el flujo del gas en una sola dirección, sola dirección, bien sea hacia dentro del cilindro (aspiración), bien hacia fuera del mismo (impulsión). Estos mecanismos actúan por diferencia de presión, de presión, aunque aunque en ciertas condiciones pueden ser ayudadas por resortes. En la operación de los compresores los compresores es imprescindible evitar la entrada de líquido en los cilindros, dado que las válvulas sufren enormemente en estos casos, siendo la principal causa de ruptura de las mismas.

4.1.1. Accionamiento motor: Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, la industria, en en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico. e léctrico. Generalmente el motor gira un número de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular el movimiento el movimiento a través de un sistema un sistema de transmisión compuesto en la mayoría de los casos por un sistema de poleas y correas. Aunque la aplicación anterior es la más difundida y utilizada industrialmente, el elemento de accionamiento también puede ser un motor de combustión de combustión interna. Este tipo de energía es especialmente útil para trabajos en terreno en que no se cuenta con electricidad. con electricidad. Si se trata de un compresor móvil, éste en la mayoría de los casos se acciona por medio de un motor de combustión (gasolina, Diesel ).



4.1.1.1. Motor: Es la máquina que convierte energía en movimiento o trabajo mecánico transportando esta energía a los pistones por medio de poleas y correas.

4.1.1.2. Pistón: Es el encargado de comprimir al aire. Cuando al aire. se le aplica una energía mecánica energía mecánica determinada por medio de un motor este empieza a realizar un movimiento de vaivén absorbiendo, comprimiendo y descargando el aire hacia el tanque.

4.1.1.3. El cilindro: El está, unido a la biela mediante un bulón. Para conseguir el cierre herrnético entre el cilindro y el pistón, éste está provisto de dos o tres segmentos cilindro es el recipiente por el cual se desliza el pistón en movimiento alternativo. El pistón tiene forma de vaso invertido y (o aros), colocados en unas ranuras en su parte superior. · Los cilindros: Dependiendo del tipo de compresor, éstos pueden ser de simple o doble Efecto, según se comprima el gas por una o las dos caras del pistón. Pueden existir, además, uno o varios cilindros por cada una una de las etapas que tenga el compresor.



· La hermeticidad durante la compresión se mantiene gracias a la acción la acción de los segmentos del pistón. Estos elementos consistirán en unos unos finos aros metálicos abiertos ubicados en la pared del cilindro, dentro de unas pequeñas hendiduras dispuestas para tal fin. El Segmento por su diseño su diseño se encontrará haciendo presión en todo momento contra la pared cilindro minimizando así las pérdidas perimetrales proporcionando la hermeticidad requerida en el equipo.

4.1.1.4. Biela y manivela: Es el que genera el recorrido del pistón produciendo el movimiento de vaivén. Produciendo el recorrido del pistón. Un cigüeñal: es un eje con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela - manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa. Los cigüeñales se utilizan extensamente en los motores los motores alternativos, donde el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se trasmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal



4.1.2. Presión: También se distinguen dos conceptos:

La presión de servicio de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores.

La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. En la mayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Por eso, los datos los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión.

4.1.2.1. Importante: Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presión tenga un valor un valor constante. De ésta dependen: - la velocidad - las fuerzas - el desarrollo el desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo.



4.1.3. Presóstato: El Presóstato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la de la lectura de presión de un fluido o gas.

4.1.3.1. Operación: El fluido ejerce una presión sobre un pistón un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan. Un tornillo Un tornillo permite permite ajustar la sensibilidad de disparo del presóstato al aplicar más o menos fuerza menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado. No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión), mientras estos últimos entregan una señal variable en base al rango de presión, los Presóstato entregan una señal apagado/encendido únicamente.



4.1.4. Manómetro:

4.1.5. Refrigeración Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, desa rrolle, se adoptará la refrigeración la refrigeración más apropiada. En compresores pequeños, las aletas de refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor. Figura

Cuando se trata de una estación de compresión de más de 30 kW de potencia, no potencia, no basta la refrigeración por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeración por circulación de agua de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos los gastos de una instalación mayor con torre de refrigeración. No obstante, una buena refrigeración prolonga la duración del compresor y proporciona aire más frío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia Refrigerante (tubos aleteados) su objetivo es de aumentar la superficie de intercambio y mejorara la transferencia de calor produciendo el descenso de temperatura de temperatura del gas.



Regulación por Intermitencias (interruptor)Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio (funciona a plena carga o está desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presión Pmax. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor mínimo Pmin. Los momentos de conexión y desconexión pueden ajustarse mediante un presóstato. Para mantener la frecuencia de conmutación dentro de los límites los límites admisibles, es necesario prever un depósito de gran capacidad. Figura 21: Regulación intermitente

Filtración por superficie: Funciona por el principio de estrangulación en el que todas las partículas mayores al tamaño de los poros son retenidas.



La principal ventaja es que una solución simple y económica. La desventaja es que filtra únicamente partículas sólidas, y no fluidos (sin embargo, algunos fluidos se filtran con un estrangulador · Sistema de filtros: Resulta de vital importancia para el correcto funcionamiento de los compresores que los filtros estén dentro de las condiciones de trabajo de los mismos. Por ello es necesario vigilar que las pérdidas de carga en los filtros estén dentro de las establecidas, pues de lo contrario implica que el filtro está sucio con la consiguiente pérdida de eficiencia de eficiencia del mismo y del propio compresor disminuyendo su aspiración.

4.2. Características del alternativo El compresor alternativo es uno de los tipos que mayor rendimiento alcance en la mayoría de las aplicaciones. Adicionalmente se le puede dotar de un sistema de control de control de carga con objeto de mantener su rendimiento a carga parcial. La práctica totalidad de los gases los gases comerciales pueden tratarse con este tipo de compresor, al no presentar problemas problemas con gases corrosivos. Los cilindros de compresión son generalmente del tipo lubricado, aunque si la necesidades del proceso del proceso lo requieren se puede ir a un tipo no lubricado. En compresores donde la relación de compresión es muy elevada, la compresión se realiza en varios pasos. De esta forma se pretende reducir el perfil de temperatura del sistema, consiguiendo un mejor control del mismo. mis mo.



Con el objeto de compensar las fuerzas de inercia de los pistones y otros elementos móviles que provocan vibraciones en el equipo, se instalan sistemas instalan sistemas de equilibrado del equipo, tales como volantes de inercia, cigüeñales contra rotantes, etc. Los compresores alternativos deben ser alimentados con gas limpio, recomendase el uso de filtros en la alimentación. la alimentación. No No permiten trabajar con gases que puedan arrastrar gotas de líquido con ellos, aunque sí con vaporizado siempre que no exista el riesgo de condensación dentro del cilindro. La presencia de líquido dentro del cilindro es peligrosa para el equipo, ya que al ser incompresible el cigüeñal de la máquina puede resultar dañado al intentar hacerlo. Adicionalmente la lubricación de las paredes del cilindro puede ser destruida por el líquido que pudiera entrar en él. Para solucionar el problema en la alimentación al compresor se instalan depósitos K.O: Drum o separadores de gotas, en los que se retira el posible contenido líquido que pudiera arrastrar el gas de alimentación. Los compresores alternativos suministran un flujo pulsante de gas. En algunas aplicaciones esto es contraproducente por lo que se dispone de Este problema se soluciona disponiendo a la salida del compresor un depósito anti pulsante, en el que se atenúan las variaciones de presión en el flujo.

4.3. Comparaciones 4.3.1. Compresor de Diafragma (Membrana) Este tipo forma parte del grupo del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles como en el alternativo. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido no poseerá aceite como puede suceder con el alternativo ya que el aire toma contacto con las piezas. El movimiento obtenido del motor, acciona una excéntrica y por su intermedio el conjunto biela - pistón. pist ón. Esta acción somete s omete a la membrana a un vaivén de desplazamientos cortos e intermitentes que desarrolla el principio de aspiración y compresión su funcionamiento es muy similar al alternativo por lo q solo se difieren el uso de una membrana.



Debido a que el aire no entra en contacto con elementos lubricados, el aire comprimido resulta de una mayor pureza, por lo que lo hace especialmente aplicable en industrias en industrias alimenticias, farmacéuticas , químicas y hospitales no como al alternativo q es utilizados para procesos para procesos en lo q la limpieza del aire no son importantes.

4.3.2. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas principales características q no se observan en los alternativos ya que es todo lo contrario. El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen el volumen de las células varía constantemente. Tiene la ventaja de generar grandes cantidades de aire pero con vestigios de aceite, por lo que en aquellas empresas aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidad presta un gran servicio, al mismo tiempo mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica las válvulas y elementos de control y potencia.



4.4. Figura de un Compresor alternativo Actualmente el máximo número de de pistones es de 8 (9 en algún algún caso). Antiguamente, estos compresores tenían hasta 16 pistones pero dejaron de fabricarse con la entrada del compresor de tornillo del cual se pensó erróneamente, que podría desbancar al compresor alternativo en todos los frentes y de hecho, se emplearon masivamente en el rango de 80 a 4.000 m3/h. En la actualidad, se aprecia una recuperación importante de los compresores alternativos de hasta 400m3/h así como la vuelta a filosofías, que algunos consideraban consideraban obsoletas, tales como el accionamiento por correas, que como veremos más adelante, cuenta con indudables ventajas.

4.4.1. Ventajas del compresor alternativ alternativo: o: Precio hasta un 50% más barato que su equivalente en compresor de tornillo. Mejor COP a cargas parciales.

• Mantenimiento Mantenimiento sencillo y conocido por prácticamente todo el personal mecánico. • Sigue siendo el compresor que más se emplea en el frío comercial.

4.4.2. Inconvenientes del compresor alternativo: alternativo: Regulación de capacidad por etapas.

Frecuentes mantenimientos Temperaturas de descarga más elevadas lo que implica más consumo de aceite.



5. PRACTICA 02 Usando un compresor de simple efecto, desmontamos y montamos el compresor por el cual tomamos datos para su respectivo cálculo cál culo y también acá indicaremos todo el proceso y las cosas que se utilizó.

5.1. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS USADOS EN EL LABORATODIO. 

un compresor.



llaves de boca.



llaves hexagonales,



vernier.

5.2. MEDIDAS Y/O DATOS OBTENIDOS 

Temperatura T1 = 170 C =290 k0.



Temperatura T2 = 210 C – C – 294 294 k0.



P1 = 0.68 Bar.



P2 = 5.44 Bar.



Diámetro del cilindro = 48 mm = 0.048 m, diámetro.



Punto Muerto (Pm) = 0.5mm , 1.0mm ; (10+6+4.6*6mm)



S = 40mm = 0.040 m, carreta.



RPM = 3400 rpm, 56.67Rev/ Seg.



Tensión 220 V – V – 60 60 Hz



5.3. PARAMETROS CALCULADOS: 

Volumen Muerto (Vm).



Velocidad de Desplazamiento (VD).



Velocidad Total (Va).



Trabajo del Compresor (Wc)



Flujo Másico (ṁ (ṁ )



Por cent aje de volumen Muerto =(C)



Eficiencia

5.4. PROCEDIMIENTO: 5.4.1. Hallando el VD

     4 8   4 40 















5.4.2. Hallando el VM

        

      ALUMNO. MIRANDA YARETA ALANRODRIGO


5.4.3. Relación de compresión (C).

              Por % seria = C=0.0754*100%=7.54%

5.4.4. Eficiencia volumétrica convencional (evc)

  ()  



         (   )                

5.4.5. Volumen de admisión.



5.4.6. Potencia de compresor (



     Para conocer

).

 ()   





necesitamos masa, por lo tanto hallamos masa (m).

            (   ) 



5.4.7. Hallando flujo másico ( )

            ALUMNO. MIRANDA YARETA ALANRODRIGO


5.4.8. Finalmente Potencia de compresor (



).

        ()                      [   ]   Y por absorber absorber ser ser ia de otra par te W -0.6 Kw

5.4.9. Motor requerido

Wme Wme

                  +

entonces seria de 1HP.

5.4.10. Eficiencia (ŋ).

                 ALUMNO. MIRANDA YARETA ALANRODRIGO


6. CONCLUSIÓN

El uso del aire comprimido es muy vital en nuestros días y es usado en todas partes. Ejm. Pintado, inflar un allanta, limpieza, bombeo, etc.

Con esto vemos que cualquier maquina tiene un un principio , ahora si vemos un compresor compresor que no tienes una eficiencia apropiada para su trabajo, podemos nosotros a realizar este tipo de cálculos.

También vemos que un compresor alternativo de una sola etapa o piston son más barato

El mantenimiento es más rápido y también barato y es conocido por el personal Es eficiente y podemos podemos encontrarlo en totas partes, es comercial. Para cualquier tipo de trabajo siempre tener en cuenta la seguridad. Que es muy importante para nuestra integridad. Al momento de realizar un desmontaje de un compresor fijarse bien el proceso, es así que cuando hagamos el montaje no estemos fallando.



7. BIBLIOGRAFIA



http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_de_pist%C3%B3n



http://www.monografias.com/trabajos23/bombas-y-compresores/bombas-y-

compresores.shtml



http://www.monografias.com/trabajos63/compresores-embolo-piston/compresores-

embolo-piston.shtml



http://www.mavainsa.com/documentos/7_compresores.pdf



8. ANEXOS



8.1. Fotos tomadas en el laboratorio



Calculo de Compresores de Una Etapa

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