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
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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
informe
LONGITUD DEL DIAGRAMA (m) C.B.P. 0,052
AREA DEL
DE REFRIGERACION
DIAGRAMA
(ºC)
INDICADO
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: Fluj Flujo o de de ref refrig riger erac ació ión n (tu (tubo bo Reyn Reynol olds ds). ). •
0,049
TEMPERATURA DE AGUA
Tia
1)
C.A.P.
Compresor Compresor de baja presión presión (CBP):
= 0,0193
/
4,8
185
10,5
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3)
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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..
̇
= ,
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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 q
) = . )= .
( (
. %) . %)
tiene valores de los balances térmicos recomendados, no se puede dar unas conclusione
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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.
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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.
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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
(cm de H2O)
(ºC)
MANOME-
T P2
KJ/KgºC
0,05
U
P6
1,0035
C.B.P.
ho
ht
RPM
fuerza V OL OLKg
O
T IO IOS
PRESION fuerza VOL-
A MP MP EE-
RPM
C.B.P. Kg
RIOS
INDICADO
AMPE-
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): = . ∗
.
= ,
/
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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.. = .
∗
= .
= .
∗
= ,
/
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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:
∗
−
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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
̇
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PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO 4) Efic Eficie ienc ncia ia mecá mecáni nica ca:: = (
)=
= .
(
. %)
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Donde: =
= . = .
Grafica:
P6 + Pamt P2 + Pamt
Pamt
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R: constante del aire = 287 (J/KgºK) T: temperatura a la entrada al compresor =
∗
=
.
(
)
Luego: ̇ ̇
= .
=
∗
∗
∗
Finalmente: =
̇ ∗
(
)=
̇ ∗
(
)= .
(
)=
∗ (
)= .
6. CONC CONCLU LUSSIONE IONESS
%)
̇ ∗
(
.
∗ (
. %)
∗
∗
= .
/
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DATOS TECNICO DEL COMPRESOR ETAPA
DESCRIPCION # cilindros
PRIMERA
SEGUNDA
ETAPA BAJA PRESION
ETAPA ALTA PRESION 2
1
carrera (mm)
101,6
101,6
diámetro interior (mm)
101,6
72,6
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DATOS DEL INFORME
LONGITUD DEL DIAGRAMA (m)
Patm:
0,9974
bar
24
ºC
TBS:
P
C p aiere =
PRESION
TEMPERATURA
AIERE
DEL
N
Kg/cm^2
AIRE (ºC)
C.A.P.
TA
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
0 ,0 5 5
DINAMOMETRO
DINAMOMETRO
ALTURA DE MEDIDORES
TEMPERATURA DE AGUA
AREA DEL
TRO
DE BAJA
DE ALTA
DE AGUA
DE REFRIGERACION
DIAGRAMA
mmH20
PRESION
(cm de H2O)
(ºC)
MANOME-
T P2
C.B.P.
KJ/KgºC
0 ,05
U
P6
1 ,0 0 3 5
ho
ht
RPM
Kg
O
PRESION
fuerza V OL OL - A MP MP EETI 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 informe
20 11 1 32
97