INGENIERA QUIMICALABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

LABORATORIO N 6COMPRESOR DE AIRE

INTEGRANTES PLASENCIA UNEZ ERICK CHAVEZ RAMIREZ YOHAN DENNIS CRUZ RODRIGUEZ DARWIN

PROFESOR: MG. WALTER MORENO EUSTAQUIOTRUJILLO PER 2015

OBJETIVOS1. Determinar el trabajo realizado por el compresor.2. Calcular la potencia y rendimiento volumtrico3. Graficar: Vs tiempo Vs Vs Vs 1/

FUNDAMENTO TERICO

Compresor de aire, tambin llamado bomba de aire, mquina que disminuye el volumen de una determinada cantidad de aire y aumenta su presin por procedimientos mecnicos. El aire comprimido posee una gran energa potencial, ya que si eliminamos la presin exterior, se expandira rpidamente. El control de esta fuerza expansiva proporciona la fuerza motriz de muchas mquinas y herramientas, como martillos neumticos, taladradoras, limpiadoras de chorro de arena y pistolas de pintura.

Para la produccin del aire comprimido se utilizan compresores, que elevan la presin del aire, a la deseada.Podemos clasificar los compresores en dos grandes tipos, segn su principio de funcionamiento:- Compresores de desplazamiento positivo, en donde se comprime aire por una reduccin de su volumen. Son los ms empleados por la industria.- Turbocompresores, que funcionan segn la ecuacin de Euler.Dentro de los primeros podemos subclasificarlos como: Compresores alternativos o de mbolo, que constan de uno o varios cilindros, con sus correspondientes mbolos, y el sistema biela - manivela (que transforma el movimiento rotativo continuo de la mquina motora en un movimiento rectilneo alternativo). Compresores rotativos, que constan de una carcasa y uno o varios rotores, que crean un volumen variable, con su movimiento rotativo.Clculo terico del ciclo de trabajo de un compresor de desplazamientoEl trabajo que se debe dar al compresor para que realice este ciclo, es la suma algebraica de los trabajos de cada proceso, por lo que el trabajo total es igual a la suma del trabajo de aspiracin, ms el trabajo de compresin, ms el trabajo de descarga.Podemos analizar estos trabajos,a. Compresin isoterma. (Compresin a temperatura constante, por tanto, con refrigeracin perfecta).b. Compresin adiabtica. (Compresin sin refrigeracin): Es decir, el trabajo que se ha de realizar sobre el fluido, en el proceso de compresin es igual al incremento de energa interna que sufre el fluido.c. Compresin politrpica: En la realidad, no se da, ni una ni otra de las evoluciones anteriores; lo que se consigue es una intermedia, es decir una compresin con refrigeracin imperfecta, que realmente la podemos describir como una compresin politrpica con un exponente n, comprendido entre:1 < n < 1,4En la industria la misin de los compresores es: Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos; Proveer de aire para combustin; Recircular gas a un proceso o sistema; Producir condiciones idneas para que se produzca una reaccin qumica; Producir y mantener niveles de presin adecuados por razones de proceso de torres Alimentar aire a presin para mantener algn elemento en circulacin.

DIAGRAMA DE UN COMPRESOR DE DOS ETAPASEn la compresin en etapas, se puede refrigerar el aire entre cada una de ellas mediante un sistema de refrigeracin, cuya accin principal es la de dispersar el calor producido durante la compresin.La refrigeracin 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 aspiracin del compresor.Cuando las relaciones de compresin de todas las etapas sean iguales, se logra un consumo de potencia mnimo.Si aumentamos el nmero de etapas, la compresin se acercar a la isoterma del aire inicial, que es la transformacin de compresin que requiere menos trabajo.La compresin en dos o ms etapas permite mantener la temperatura de los cilindros de trabajo entre lmites razonables; temperaturas anormalmente altas llevan consigo el riesgo de explosiones y carbonizacin del aceite lubricante y problemas en las vlvulas.Los compresores ms usuales en el mercado tienen refrigeracin intermedia, y son de dos etapas.El diagrama indicado en la Fig I.17 corresponde a un compresor de dos etapas, y en ella los diagramas independientes de cada cilindro se consideran como si fueran de un compresor de una etapa.La superposicin de los diagramas de trabajo correspondientes al cilindro de baja presin, que es el que comprime el aire aspirado hasta una presin aproximada de 2 a 3 bar, y al de alta presin, que comprime el aire recibido hasta la presin de trabajo o descarga, indica que la energa que requiere el conjunto de cilindros es muy inferior a la que exigira si toda la compresin se hubiera realizado de una sola vez.El rea rayada corresponde a un trabajo perdido que se realiza dos veces sobre el aire, en la expulsin del cilindro de baja presin y en la compresin del cilindro de alta presin.De la observacin de la Fig. I.17 se deduce que, para compresores de una etapa, o de dos etapas, de simple efecto, pero en la primera fase de compresin, la curva de compresin est siempre comprendida entre la isotrmica y la adiabtica, pero aproximndose ms a la segunda que a la primera, lo que refleja un proceso politrpica.

Para un compresor de dos etapas, el trabajo terico efectuado es mnimo cuando los dos cilindros logran idntica cantidad de trabajo.Debido a que el cilindro de alta presin tiene que admitir todo el aire entregado por el cilindro de baja presin, la presin del refrigerador intermedio viene fijada por el tamao de los cilindros.El trabajo total es, TAP + TBP.

Formulas:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

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

RESULTADOSCUADRO N1: DATOS OBTENIDOS EN EL FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR

Presin(Psi)Tiempo(s)T tanque (C)T entrada(F)T salida(F)

00247272

1036,672590164

3077,9427110218

50128,6530124264

70179,2831134296

90229,6333142320

CUADRO N 2: DATOS DE CALCULOS Pman(Psi)Pabs(Psi)Tiempo(s)T tanque (C)T entrada(C)T salida(C)

014,702422,2222222222,2222222

1024,736,672532,2222222273,3333333

3044,777,942743,33333333103,333333

5064,7128,653051,11111111128,888889

7084,7179,283156,66666667146,666667

90104,7229,633361,11111111160

CUADRO N3: CLCULOS PARA HALLAR EL TRABAJOMaire(kg/Kmol)DensidadV(m3/Kmol)KP1(Psi)P2(Psi)W(kJ/kg)

28,971,18424,46790541,414,724,747,395351

28,971,17624,63435371,424,744,756,6210839

28,971,16424,88831621,444,764,735,4081564

28,971,160324,96768081,464,784,726,0434186

28,971,152925,12793821,484,7104,720,6755432

CUADRO N4: CALCULO PARA HALLAR EL CAUDAL QUE INGRESA AL COMPRESOR

Vol. TanqueTiempo(s)Tn(C)Pn(Psi)P2(Psi)T2(C)P1(Psi)T1(C)Q(m3/s)

0,03266936,672314,724,722,222214,722,22220,00062726

0,03266941,272314,744,732,222224,773,33330,001301

0,03266950,712314,764,743,333344,7103,33330,00106896

0,03266950,632314,784,751,111164,7128,88890,00116625

0,03266950,352314,7104,756,666784,7146,66670,00128944

CUADRO N5: CALCULO PARA HALLAR LA POTENCIA P

W(kJ/kg)Q(m3/s)D(kg/m3)P(W)

47,39540,000627261,18435,1994185

56,62110,0013011,17686,6289241

35,40820,001068961,16444,0573412

26,04340,001166251,160335,2419256

20,67550,001289441,152930,7361027

CUADRO N 6: CALCULO PARA HALLAR EL RENDIMIENTO VOLUMTRICO

Q(m3/s)VD(m3)RPMQD(m3/s)N volumtrico

0,000627260,000912228,83333330,026301770,023848588

0,0013010,000912228,83333330,026301770,049464358

0,001068960,000912228,83333330,026301770,040642137

0,001166250,000912228,83333330,026301770,044341128

0,001289440,000912228,83333330,026301770,049024844

GRAFICAS: Vs tiempo

T tanque (C)Pabs(Psi)

2414,7

2524,7

2744,7

3064,7

3184,7

33104,7

Vs

Tiempo(s)Pabs(Psi)

014,7

36,6724,7

77,9444,7

128,6564,7

179,2884,7

229,63104,7

Pabs vs Vo piston

Pabs vs

DISCUSIONES Y CONCLUSIONES

Al terminarel anlisis realizado al compresor podemos concluir que mientras aumenta el tiempo de operacin 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 volumtrica pasan por lo mismo ya que estn relacionadas directamente con el caudal.Hemos podido cumplir todos nuestros objetivos propuestos.

Bibliografa CENGEL Yunus, CIMBALA John. Mecnica de fluidos: Fundamentos y Aplicaciones.Mc Graw Hill. Mxico. 2006

Mecnica de fluidos /6Ta edicin/Robert Mott

1