texto-maquinas neumaticas corregido

5/27/2018 Texto-maquinas Neumaticas Corregido

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MAQUINAS NEUMATICAS ING. FANOR ROJAS M.

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INDICE

CAPITULO I. MAQUINAS NEUMATICAS Pag.

1. Introduccin .......52.

Elementos centrales de la neumtica....53. Compresor....7

4. Propsitos de la compresin.....85. Campo De Aplicacin..86. Sistema de Frenos Neumticos...107. TransporteNeumtico.........268. Ventajas y Campo de Utilizacin del Aire Comprimido....279. Clasificacin De Los Compresores.....2810.Mtodos De Compresin....2811.Partes de un compresor de pistn o reciprocante....2812.Tipos De Compresores Alternativos...29

12.1 Compresor Monoetpico De Simple Efecto.......3012.2 Diagrama terico del ciclo de trabajo.3012.3 Compresor Bietpico De Simple Efecto.....3112.4 Compresores Bietpicos y de Doble Efecto ...32

13.Caractersticas De Los Compresores Reciprocantes...3314.Ventajas De Los Compresores Reciprocantes.3315.Regulado De Carga De Los Compresores..3316.Influencia De La Altura En Los Compresores Reciprocantes3617.Anlisis De Potencia...3718.Requisitos Que Debe Cumplir Un Compresor Para Ser Eficiente.....3919.Aplicacin de la influencia de la altura en el nv.....3920.Anlisis de los exponentes de compresin n y k....4021.Ecuacin del Trabajo De Compresin....41

CAPITULO II. PROCESOS DE COMPRESIN Y APLICACIONES

1. Proceso Isotrmico...432. Proceso adiabtico443. Proceso politrpico ...444. Ecuacin Para Trabajo De Compresin Mltiple.455. Temperatura Del Conjunto En Procesos De Compresin.466. Compresin Mxima.47 7. Determinacin Del Rendimiento Volumtrico para

Compresores Monoetpicos.477.1Rendimiento Gravimtrico o Real..497.2Rendimiento Volumtrico para Compresin por Etapas497.3Rendimiento De Comprensin .......517.4Rendimiento Mecnico ...517.5Rendimiento Total ..52

8. Problemas De Aplicacin..........................................................................................529. Extraccin De Agua Con Aire Comprimido........59


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10.Aplicacin Del Aire Comprimido En El Transporte Neumtico.6411.Tipos de transporte neumtico en fase diluida.64

11.1 Velocidad de suspensin...6611.2 Velocidad de estrangulamiento.6611.3 Perdida de presin en codos..6611.4

Perdidas de presin por transporte horizontal...6711.5 Perdidas de presin por transporte vertical...67

12.Ejemplo de clculo de transporte neumtico............68

CAPITULO III. COMPRESORES RECIPROCANTES

1. Dimensionamiento de Compresores Reciprocantes....732. Clculo de la capacidad del compresor...733. Clculo del fluido realmente aspirado Ga...734. Clculo del volumen de la cilindrada de baja ....745.

Clculo del volumen de la cilindrada de alta......746. Clculo del torque de partida del compresor......75

7. Ejemplo Proyecto De Dimensionamiento De Un Compresor Reciprocante...758. Tipos de vlvulas de los compresores reciprocantes.......849. Fallas En Las Vlvulas ............8510.Falla En Los Compresores Alternativos......8811.Calentamiento del compresor..8812.Tipos Constructivos Y Diseo De Compresores Reciprocantes.....8913.Compresores De Diafragma89

CAPITULO IV. ACTUADORES NUEMTICOS O MOTORES NEUMTICOS

1. Introduccin.....922. Concepto de Actuadores Rotativos o Motores Neumticos.92

2.1Tipos De Motores Neumticos ...923. Aplicacin De Los Actuadores Lineales y Rotativos Neumticos......934. Caractersticas De Los Motores Neumticos.......935. Parmetros de Seleccin Entre Actuadores Neumticos e Hidrulicos para la

Minera y Construccin Civil ...936. Principios de Funcionamiento de los Motores Neumticos de Pistn.947. Motores De Aire Regusi Motores De Pistn para el Transporte de Pasajeros.....948. Ciclo De Trabajo De Los Motores Neumticos.1049. Ecuacin de trabajo de los motores neumticos a pistn.......10410.Herramientas o Actuadores Neumticos de Perforacin...10511.Motores Neumticos De Paletas Deslizantes.11112.Introduccin a los Turboalimentadores..115

12.1 Motores neumticos de paletas fijas...11612.2 Tipos De Turbo Compresores.....116

12.2.1 Turbo compresor de presin constante.....11612.2.2 Turbo compresor tipo impulso..117

13.Efectos De La Humedad Del Aire..117


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CAPITULO V. COMPRESORES ROTATIVOS

1. Generalidades...1192. Compresor Rotativo De Paletas....1193.

Caractersticas...1194. Compresor de paletas monoetpico..120

5. Bietpico en lnea..1216. Ciclo De Trabajo...1217. Ecuacin del Trabajo De Compresin..1228. Esquema De Separacin De Aceite..1229. Clculo del Volumen Desplazado12310.Rendimiento Volumtrico....12411.Rendimiento indicado y Mecnico...12412.Influencia de la excentricidad y el nmero de paletas..12513.Compresores Rotativos De Tornillos....126

13.1Caractersticas Constructivas...12713.2 Principio De Funcionamiento.12713.3 Trabajo De Compresin..12713.4 Tipos Constructivos....127

14. Mtodos De Regulado De Capacidad De Carga De Los CompresoresRotativos.12814.Dimensionamiento De Un Compresor De Tornillo..128

CAPITULO VI. COMPRESORES DINMICOS CENTRFUGOS Y AXIALES

1. Concepto de Compresores Centrfugos..1302. Clasificacin De Los Compresores Dinmicos..1303. Tipos De Rotores por la Inclinacin de las Paletas....1324. Tipos De Compresores Centrfugos o Radiales ....133

4.1Multietpicos o Turbo Compresores....1344.2Aplicacin....135

5. Caractersticas De Los Compresores Rotativos Centrfugos.1356. Ventajas Sobre Los Compresores Reciprocantes Y Rotativos De Desplazamiento

Positivo ..1367. Trabajo De Compresin .1368. Variables de Clculo..1379. Compresor Centac Ingersoll-Rand ....155

9.1Introduccin ...1559.2Grupo rotor (rueda de alabes, eje, pin de alta calidad)1579.3Rotores de mecnica avanzada.1589.4Intercambiadores De Calor De Elevada Eficiencia..1599.5Especificaciones1609.6Clculos y dimensionamiento ..160

10.Compresores Axiales.16510.1 Anlisis Bidimensional Del Escalonamiento De Un Compresor Axial.166


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10.2 Rotor ...16610.3 Coeficientes de diseo....17310.4 Formas bsicas del perfil meridional...17310.5 Numero de etapas....17410.6 Dimensiones principales de un Tc Axial.....17710.7

Dimensionamiento de un compresor...18411.Ventiladores........189

11.1 Diferencia entre ventiladores y compresores...18911.2 Clasificacin de los ventiladores.....19011.3 Ventiladores radiales o centrfugos ....190

11.3.1 Principio de funcionamiento.....19011.3.2 Caractersticas de los ventiladores radiales...19311.3.3 Dimensionamiento de un ventilador radial...197

11.4 Ventiladores axiales ........20111.4.1 Caractersticas de los ventiladores axiales20311.4.2 Curvas caractersticas de los ventiladores axiales.205


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CAPITULO I

MQUINAS NEUMTICAS

Introduccin

Dada la importancia de la energa de presin debido a sus mltiples aplicaciones, ventajastcnicas y econmicas, la asignatura de Maquinas Neumticas es importante y tiene losobjetivos de:

1) Establecer y estudiar los mtodos de generacin de energa de presin AireComprimido, para las mltiples aplicaciones; como automatizacin de procesos

industriales, transporte Neumtico y otros.2) Estudiar el funcionamiento de los diferentes tipos de compresores existentes y

utilizados en diferentes plantas industriales, procesos qumicos, en la industria deconstruccin civil, la minera, la industria petrolera, el sistema de frenos de equipopesado y otros.

3) Seleccionar en base a parmetros bien definidos el tipo de compresor adecuado aser utilizado en diferentes y mltiples aplicaciones.

Elementos Centrales de la Neumtica

Aire Libre - Compresor: Aire libre es la mezcla de diversos gases a la presin ytemperatura del lugar donde se encuentra, el aire en estas condiciones es considerado comoideal cuya ecuacin de estado es:

2

1

P

P=

1

2

V

V ; 1VPI = 22VP = Ctte.

Composicin del aire:78% de nitrgeno21% de oxigeno1 % de otras mezclas

Fuera de ello, el aire atmosfrico contiene cierta proporcin de humedad, que se llama aguaen forma de vapor, la proporcin de la humedad es mayor o menor segn el pas, lasregiones o condiciones climatolgicas y segn las estaciones del ao la humedad es

funcin de la temperatura y regin.

Ejemplo: En primavera y otoo la humedad se manifiesta con ms intensidad debido a lastemperaturas altas de la noche, en las maanas el ndice de humedad es bastante alto. Loque significa que la capacidad de retenciones de la humedad o agua en forma de vapor esfuncin de la temperatura y presin atmosfrica, el aire admite ms vapor de agua cuandoaumenta su temperatura, es decir el aire es ms seco de donde aparece el concepto desaturacin.


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Humedad de saturacin:Es el mximo peso de vapor de agua que admite un kilogramode aire seco, es decir significa la cantidad de vapor de agua existente en un kilogramo deaire seco a una determinada temperatura y presin, se calcula por la ecuacin a seguir.

SH =

201

625,0

H

a

PP

P

=

ireg

g

AK

OHK 2

aP = Presin de vapor de agua a la temperatura considerada, generalmente es dado enmmHg.

1P = Presin total del sistema dado en mmHg el sistema es el aire comprimido listo paraser utilizado

Temperatura Presin de vaporen mmHg

30C 31,62431C 33,695

Calcular la humedad de saturacin de aire a 7 atmsferas efectivos = 8 ab y 30C

SH =a

a

PP

P

1

*625,0=

624,3108,6

624,31*625,0

= 0,00328 Kg. de Vapor de agua por cada Kg. de aire

seco.1P = 8*0,760 = 6,08

Humedad absoluta:Es el peso de vapor de agua o agua en forma de vapor existente enun Kg. de aire seco, es decir cuntos Kg. de vapor de agua existe en un Kg. de aire seco enel lugar considerado.

adH = 0,625*ab

a

P

OHP 2*

1P = Presin total del sistemaaP = Presin de vapor de aguaabP = aPP 1

La humedad de saturacin y la humedad absoluta son iguales. En resumen es la mximahumedad absoluta que contiene un ambiente dado en las condiciones de presin ytemperatura establecida.

Humedad relativa: Es la relacin entre la humedad absoluta existente y la humedadmxima que el sistema podra contener o admitir hasta llegar a la humedad de saturacin y

es dado en porcentaje.rH =

s

ab

H

H*100

La humedad relativa de 100% significa que se tiene un ambiente saturado, perdi sucapacidad de absorber ms humedad. Humedad relativa de 0 % indica que se trata de unambiente seco totalmente exento de humedad.


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Ejemplo: La humedad de saturacin del aire a 50 C y 7 atm. Efectivos es de 9,63gramos de vapor de agua por cada Kg. de aire seco, en el sistema considerado lahumedad absoluta es de 6,22 gramos de vapor de agua por Kg. de aire seco. Calcular lahumedad relativa y la cantidad de agua que el aire contiene.

a) rH =93,9

100*22,6= 64.6 %

b) OH2 = ads HH = 9,636,22 = 3,41 gramos de vapor de agua por Kg/ Aire seco

Compresor

Figura 1

Se define al compresor como una mquina que atrapa aire libre o aire atmosfrico, lointroduce dentro de su cilindro que es cerrado tambin llamado cmara de compresin esteprocedimiento se da en los compresores del tipo reciprocante o de desplazamiento positivo,el aire que se introduce en su cmara sufre un proceso de compresin a consecuencia


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disminucin de su volumen y dotndole de energa de presin para su utilizacin, lacompresin del aire tambin se realiza utilizando diversos tipos de compresores y ellos sonalternativos o reciprocantes, dinmicos rotativos de paletas, tornillos y engranajes.

Tambin se define al compresor como mquina que dota de energa de presin o potencial

al aire libre o fluido gaseoso, la misma que se transporta mediante mangueras y caeras alos puntos de utilizacin.

Propsitos de la compresin

Entregar aire o fluido gaseoso a una presin ms alta que la original, consecuentementeentregar energa de presin o potencial para la operacin de herramientas neumticas entalleres mecnicos taladros, amoladores y otros, en la industria para procesos industriales

o procesos de automatizacin.

Campo De Aplicacin

El aire comprimido o energa de presin tiene un campo de aplicacin sumamente amplio,siendo su aplicacin ms comn, el accionamiento del sistema de frenos, cajas de cambiode velocidad, en la minera, construccin civil, transporte neumtico, en la automatizacinde procesos de produccin industrial, talleres mecnicos, vehculos de transporte depasajeros y otros.

1- Talleres mecnicos: taladros, amoladores, aprieta tuercas

Martillo Neumtico

Caractersticas TcnicasSquareDrive:1/2"(12.7mm)BoltCapacity:3/4"(18mm)NetWeight:5.6lbs(2.55kgs)Length:7-1/4"(185mm)AirInlet:1/4"HoseSize:3/8"(9.5mm)AirPressure:90psi(6.3kg/cm)Max.Torque:450ft-lb(610N-M)Free Speed : 7,000 r.p.m.


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6 doble accin sander (amolador)Caractersticas Tcnicas:

Sanding Paper (in/mm):6"/150mmFree Speed (RPM):9,000

Sound Level dB (A):90Vibration (m/s):8.5Air Pressure (PSI):90PSIAir Inlet (NPT):1/4" Avg. Air Cons. (CFM):6Packing (pcs/N.W./cuft):10/20Kgs/21Kgs/1.2'

1/4" Die GrinderCaractersticas Tcnicas:

Free Speed (RPM): 22,000

Collet Size: 1/8"-1/4" (3-6mm)Sound Level dB (A): 92Vibration (m/s ): 8.1Air Pressure (PSI): 90PSIAir Inlet (NPT): 1/4"Air Exhaust Style: RearAvg. Air Cons. (CFM): 4

3/8"Taladro de aire reversibleCaractersticas Tcnicas:

Chuck Size : 3/8"Free Speed (RPM) : 1,800Sound Level dB (A) : 86Vibration (m/s ) : 2.4Air Pressure (PSI) : 90PSIAir Inlet (NPT) : 1/4"Avg. Air Cons. (CFM) : 4


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2.- Sistema de Frenos Neumticos

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Figura 2


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1.-Compresor de aire 8.- Vlvula rel del freno de2.-Cilindro de membrana estacionamiento3.-Regulador de presin 9.- Deposito neumtico Ifreno trasero4.- Vlvula del pedal de freno 10.- Deposito neumtico IIfreno dConexiones del lado izquierdo: delantero

Conexin 11al depsito II 11.- Vlvula manual del freno deConexin 12al depsito I estacionamientoConexin 21 - al freno trasero 12.- Vlvula de mando del freno motorConexin 22al freno delantero 13.- Cilindro de membranaConexiones al lado derecho: 14.- Cilindro neumtico del freno motor

Conexiones 11 y 12al manmetro 15.- Manmetro doble5.- Vlvula protectora de 4 circuitos

Conexiones:(1) regulador de presin(21) depsito II(22) depsito I(23) circuito del freno de estacionamiento(24) freno motor y accesorios

6.- Cilindro combinadoTristop7.- Cilindro combinadoTristop

El sistema de freno neumtico se instala en vehculos pesados, a partir de seis toneladas, latransmisin del esfuerzo hasta las ruedas se hace al liberar aire comprimido, accionando elpedal de freno.

Los componentes bsicos del sistema de frenos neumtico son:

Compresor:

Es el encargado de tomar aire de la atmsfera, comprimirlo y almacenarlo en los tanquesinstalados para tal fin.

Gobernador o vlvula de presin:

Cuando se llega a la presin mxima establecida (generalmente 120 PSI) el gobernador ovlvula de seguridad suspende el paso de aire hacia el tanque impidiendo as unasobrepresin. Cuando la presin disminuye entre 10 y 15 PSI del nivel mximo, permitenuevamente el flujo de aire hacia el tanque.


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Tanque o depsito de reserva:

Mantiene una presin mxima de 120 PSI, el tamao y cantidad vara de acuerdo a lalongitud, nmero de lneas y tamao de las cmaras.

Un depsito normalmente tiene en su parte inferior un grifo o vlvula para drenar el agua yel lubricante acumulado. Tambin podemos encontrar una vlvula de seguridad, la cualpermite la salida de aire cuando se sobrepasa la mxima presin establecida por falla delgobernador (150 PSI).

Vlvula reguladora de pedal:

Es la compuerta del aire comprimido. Cuando el conductor acciona el pedal abre el paso deaire desde el tanque hacia las cmaras de cada rueda y servir de desfogue liberando el aire ala atmsfera al soltarlo.

Al mantener una fuerza constante sobre el pedal se cierra el paso de aire controlando deesta forma la frenada a voluntad, ya que al ejercer una mayor fuerza se abre nuevamente lavlvula.

Esta vlvula est calibrada para que la presin de salida del aire sea proporcional alesfuerzo aplicado comnmente para que esta presin no sobrepase los 5.5 Kg./cm(aproximadamente 80 PSI) y evitar frenadas demasiado bruscas.

Al liberar el pedal se cierra nuevamente el paso de aire hacia las cmaras y conectan laslneas de conduccin con la atmsfera a travs de la vlvula reguladora permitiendo ladescompresin de la tubera.

Adems existe la vlvula de freno doble para ser instalada en un vehculo con doblecircuito de frenos y en este caso la vlvula de freno lleva dos salidas que actan en formaindependiente y son accionadas simultneamente al pisar el pedal del freno. En esascondiciones el aire comprimido pasa desde los dos depsitos a las cmaras de freno.En general el principio de funcionamiento de las vlvulas de freno se ha mantenido ancuando ha presentado cambios en su forma externa.

Vlvula de descompresin rpida (quick relase):

Se instala en las lneas de mayor longitud (ejes traseros) equidistante a las ruedas del eje

para permitir una desactivacin rpida de los frenos al liberar de presin ms rpido delpedal.

Cmara de aire o pulmn de freno:

Convierte la energa del aire comprimido en energa mecnica transmitindola a la leva deajuste ("candado") la cual aplica las bandas contra la pared interna del tambor para detenerel movimiento del vehculo.


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En ciertos vehculos el aire liberado por la vlvula del pedal no es suficiente para actuar losfrenos traseros. En este caso es necesario acondicionar una lnea adicional desde el tanquehasta una vlvula cercana a las ruedas traseras que entre a colaborar con la lnea principalen el suministro de aire a las cmaras traseras. ESTA VLVULA ES CONOCIDACOMO RELEVADORA O RELAY.

Vlvula de retencin del tanque o sistema neumtico:

Una vlvula de retencin se coloca a la entrada del tanque de almacenamiento del airecomprimido para evitar que se descargue el sistema al daarse la tubera entre el compresory el tanque. Es decir esta vlvula permite la entrada pero no el retorno del aire.

Freno de estacionamiento o emergencia:

El freno de estacionamiento est montado detrs de la cmara de servicio y conformandoun solo cuerpo con esta. Su funcionamiento se hace a travs de un resorte activado con aire

comprimido y que funciona independientemente de la cmara de aire de servicio standard.Adems de utilizarse como freno de estacionamiento tambin funciona como freno deemergencia. Sus componentes son:

1. Cmara de aire de servicio2. Diafragma de servicio3. Embolo de emergencia4. Reten5. Resorte de emergencia6. Tornillo desactuador

7. Filtro.En el vehculo existen dos lneas, una de servicio y otra de emergencia. La lnea deemergencia, operada manualmente, enva aire comprimido a la cmara de seguridad, estoretrocede comprimiendo el resorte y as queda hasta que se requiere de su accionar.

Mientras tanto el vehculo hace uso de sus frenos por medio de sus cmaras de servicio.

En caso de producirse un desperfecto en la lnea de servicio, el conductor acciona, desde eltablero de instrumentos, el sistema de emergencia.

Una vlvula manual (PP1) dejara escapar el aire comprimido de la cmara de emergencia yentonces el resorte se expandir empujando la leva de freno. Si el desperfecto afectase elcompresor o a la lnea de emergencia, podr desactuarse el freno por medio del tornillodesactuador. De este modo se vuelve a comprimir el resorte y la palanca retorna a suposicin y el freno queda desaplicado.


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La Cmara De Freno A Aire Comprimido

Pese a la versatilidad del lquido, el sistema hidrulico no es recomendable en los

vehculos de gran porte, debido a las elevadas presiones de los frenos.Cilindro de Membrana

1. muelle2. tope3. cmara de presin4. diafragma5. embolo6. vstago delEmbolo

Produce la fuerza de frenado en los frenos de las ruedasFuncionamiento

1.- Posicin, de partida.

Al salir el aire del cilindro el muelle (1). Empuja al mbolo (5) y el diafragma (4) a suposicin inicial

2.- posicin de frenado


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Al accionarse el freno de servicio, la cmara (3) se presurizar y el diafragma (4) empujaral mbolo (5) hacia afuera.

La fuerza ejercida sobre el diafragma (4) acta, a travs del vstago (e). Sobre la palanca deaccionamiento de las zapatas.

Funcionamiento

1.-Posicin de partida: Al desaplicar el freno de servicio y el freno de estacionamiento lacmara (a) se despresuriza y la cmara (b) se presurizar manteniendo el muelleacumulador (2) y el muelle (4) empuja el mbolo (6) hacia la posicin inicial, liberando elfrenado de la rueda.

2.-Posicin de frenado de servicio: Al accionar el freno de Servicio la cmara (a) sepresuriza y el diafragma (7) empujara el mbolo (6) hacia fuera 1a fuerza ejercida sobre eldiafragma (4) acta a travs del vstago (5) sobre la palanca de accionamiento de laszapatas.

4.- Posicin de frenado. Freno de Estacionamiento.

Al aplicar el frenado de estacionamiento la cmara (b) so despresuriza. Hacia el muelleacumulador (2) se distiende y su accin acta sobre el mbolo (8) la extremidad del vstago(3) acta sobre el embolo (6) y empuja hacia fuera el vstago (5), aplicando el freno deestacionamiento a travs del mecanismo del freno de servicio.


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Diferencias Entre Los Pulmones De Freno Delantero Y Trasero

Los frenos delanteros en algunos casos no tienen freno de estacionamiento Los frenos delanteros siempre funcionan con diafragma neumtico

La capacidad de friccin delantera es menor que la traseraProblemas que presentan los pulmones de frenos y cuidados

Los principales problemas que presentan los pulmones de freno son:

Penetracin de aceite a causa del mal funcionamiento de la compresora Oxidacin de los ejes Desgaste de los bujes del eje

Recomendaciones y consejos para el buen funcionamiento de los pulmones de freno:

Limpieza de acuerdo al manual de mantenimiento Ajuste de mangueras y revisin de daos en las mismas Buen funcionamiento del compresor

Vlvula de Drenaje Automtico

Finalidad

Efectuar el drenaje automtico del circuito de freno evitando que el agua condensada entreen las Tabulaciones y vlvulas.


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Funcionamiento

La presin de actuacin que proviene de la tabulacin de mando entra por la conexin (4) yempuja el embolo (2) hacia abajo. El agua condensada que viene del depsito de drenaje,entra por la conexin (1) pasando por los rebajes frezados del embolo(2), depositndose en la cmara colectora.

Cuando se despresuriza el circuito de la conexin (4), la presin del depsito de drenajeacta en la cmara anular (a) dislocando el mbolo (2) hacia arriba. El agua acumulada enla cmara colectora (b) ser drenada a travs de los rebajes fresados (5) y de la descarga (3)

Un anillo de sellage, montado en el embolo (2) acta como vlvula da retencin evitandoque el agua condensada en la cmara colectora (5) y parte del aire del depsito de drenajellegue al circuito de mando de la conexin (4)

Regulador De Presin

1. Conexin2. Tornillo de ajuste3. Descarga hacia la atmsfera4. Muelle5. Vlvula de retencin6. Capa de proteccin7. Orificio8. Cuerpo de la vlvula9. Vlvula de seguridad10.Filtro11.Vlvula de alivio12.mbolo13.Entrada de aire14.mbolo de membrana15.Salida del aire

Conexiones del regulador Uniones

1 Entrada de la presin del compresor

3 Descarga hacia la atmsfera

21 Salida de la presin hacia la vlvulaprotectora de 4 circuitos

22 Salida de la presin (conexin que no seusa)


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Finalidad

Regular automticamente la presin de servicio en los depsitos. Efectuar la filtracin delal aire comprimido producido por el compresor y proteger todo el sistema contra el excesode presin.

Funcionamiento

El aire dado por el compresor entra por la conexin (1) pasa por el filtro (10) hasta lacmara (a). Abre la vlvula de retencin (5) y llega a los depsitos a travs de la conexin(21).

Al alcanzar le presin de desconexin, La presin formada en la cmara (b) vence la fuerzadel muelle (4) y disloca el mbolo de membrana (4) hacia arriba.

Con ese movimiento se cierra a Salida del aire (15) y se abre la entrada (13), de manera queel aire que se encuentra en la cmara (b) pueda fluir hacia la cmara (c), sobre el mbolo(12).

La presin sobre el mbolo (12) permite que l se disloque hacia abajo abriendo la vlvulade alivio (11). Ahora el compresor trabaja libre porque el aire producido por l sale a laatmsfera a travs de la conexin (3).

Cuando la presin en la cmara (b) baja a un valor inferior al de la conexin del regulador,el muelle (4) empuja el mbolo de membrana (14) hacia abajo, cierra la entrada (13) y abrela salida (15). La presin en la cmara (c) se alivia a travs del respiradero (F) y el embolo(12) retorna cerrando la vlvula de alivio (1) restableciendo la posicin inicial.

Para regular la cantidad de aire comprimido generado por el compresor de aire, primer yprincipal elemento del sistema de freno neumtico, y que a la vez se va almacenando en loscalderines de reserva de aire, es necesario la incorporacin de las Vlvulas Reguladoras depresin.

Su funcin principal es la de hacer trabajar el compresor en vaco (directo a la atmsfera)cuando en el caldern de reserva se sobrepasa una determinada presin de servicio. Estapresin, generalmente de 8 bar., puede ser regulada a otra determinada presin a travs deltornillo de regulacin que presenta dicha vlvula.


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Existen diferentes variantes de reguladores de presin que incluyen infladores deneumticos, pilotaje para dispositivos anticongelante y para un secador de aire.

Vlvulas Rel

Las vlvulas rel aseguran una progresiva y rpida admisin y evacuacin de presin y son

particularmente empleadas en instalaciones neumticas con cilindros de freno de grandesvolmenes.

Vlvula Del Pedal Del Freno

1. Vstago de accionamiento2. mbolo de escalonamiento3. Descarga hacia la atmsfera4. Entrada de aire5. Paso de aire6. mbolo rel7. Muelle8. Salida de aire9. Entrada de aire10.Muelle de goma11.Conexin12.Conexin13.Vlvula14.Vlvula15.Salida de aire21. Conexin22. Conexin

Conexiones de la vlvula Uniones


11 Entrada de presin al circuito de freno 1

12 Entrada de presin al circuito de freno 2

21 Salida de presin al circuito de freno 1

22 Salida de presin al circuito de freno 2

Obs.: La lustracin muestra la vlvula de accionamiento a travs de los tirantes. sta, aveces, se encuentra montada con pedal incorporado. El funcionamiento interior de ambas esidntico.

Finalidad

Proporcionar al vehculo una frenada gradual y proporcional al esfuerzo ejercido sobre elpedal del freno, a travs de la presurizacin y despresurizacin independiente de cada


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circuito de freno, en un sistema de freno de doble circuito, de manera que, en caso de quefalle uno, el otro continu funcionando normalmente.

Funcionamiento

Posicin de partida: Con el vehculo pronto para partir, las entradas de aire (4) y (9) estncerradas, y las salidas (8) y (15) estn abiertas. De esta manera, las conexiones (11) y (12)estn cerradas en relacin a las conexiones (21) y (22), que estn unidas a los cilindros defreno de los dos circuitos.

Uno de los sistemas empleados en los vehculos industriales son los sistemas de frenoneumticos. Dicho sistema neumtico est compuesto por diferentes tipos de vlvulas ycilindros. Todos ellos tienen un comportamiento especfico para alcanzar el resultado final,el frenado del vehculo.

De igual forma existen otros tipos de vlvulas neumticas, que aprovechando todo elcircuito de aire a presin instalado tienen otras funciones especficas no relacionadas con elfrenado de los vehculos. Como ejemplo de ese tipo de vlvulas nos encontramos lasvlvulas reguladoras del asiento del conductor, vlvulas niveladoras del vehculo, vlvulaspara abrir/cerrar puertas, etc.

Detallamos algunas de nuestras vlvulas:

La funcin de la vlvula tandem de frenoes transmitir el esfuerzo de frenado de formaprogresiva y simultnea al vehculo equipado con un sistema de freno por aire comprimido.Las vlvulas reguladoras de nivelo vlvulas niveladorasson las responsables, como supropio nombre indica, de la regulacin a travs de conductos neumticos de nivel del


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vehculo o en su caso las niveladoras del asiento del conductor el regular la altura oposicin del asiento.

Para la alimentacin de aire comprimido de diferentes circuitos del sistema de freno y paraasegurar la presin en todos ellos, disponemos de diferentes tipos de vlvulas deproteccin diferencial. En la distribucin de aire comprimido a tres o cuatro circuitos

independientes tenemos la vlvula de proteccin diferencial triple o cudruplerespectivamente

Vlvula Manual del Freno de Estacionamiento 213 vas

1. Palanca2. Resalto3. Descarga4. Muelle5. Vstago del mbolo6. mbolo de escalonamiento7. Vlvula8. Vlvula9. Vstago11. Conexin12. Conexin21. Conexin23. Conexin


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Conexiones de la vlvula Uniones


11 Entrada con presin de servicio hacia el freno deestacionamiento

12 Entrada con presin de servicio para desenganche deemergencia del freno de estacionamiento

21 Salida con presin de actuacin hacia el freno deestacionamiento

23 Salida con presin de actuacin para el desenganche deemergencia del freno de estacionamiento

Finalidad

1. Presurizacin y despresurizacin gradual de los muelles acumuladores, permitiendo ladesaplicacin y aplicacin progresiva del freno de estacionamiento.

2. Desenganche de emergencia automtico del freno de estacionamiento mediante lapresurizacin de los muelles acumuladores con aire de otro circuito

Funcionamiento.

Nota:

La aplicacin del freno de estacionamiento se efecta con la despresurizacin de losmuelles acumuladores.

Posicin de partida: Con la palanca (1) en la posicin de freno desaplicado la presin de

servicio entra por la conexin (11), pasa por el paso de aire (b) y fluye, a travs de laconexin (21), hacia el circuito del freno de estacionamiento.

Freno Motor

Este sistema acta a travs del sistema de escape del motor, por obstruccin parcial de lasalida de los gases a travs de una mariposa (fig.1). De esa forma el motor ofrece unaresistencia al movimiento del vehculo.


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Cilindro Neumtico Del Freno motor

Finalidad

Accionar la mariposa estranguladora de los gases de escape para que funcione el frenomotor.

Funcionamiento

1.- Posicin de partida: Con el freno motor desaplicado, la conexin (1) se despresurizar yel vstago (3) se retraer por la accin de los muelles (4)

2.- Posicin de frenado: Al accionar el retorno el aire comprimido entra por la conexin (1).La fuerza que acta sobre el mbolo (2) se transmitir, a travs del vstago (3). Almecanismo del freno motor.

Caja De Cambios


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Esquema De Las Conexiones Neumticas

1. vlvula de consenso para engranar y desengranar las marchas normales y reducidas

2. cilindro de mando para engranar las marchas normales y reducidas

3. vlvula de doble mando para activar y desactivar el SPLITTER

4. reductor de presin

5. depsito de aire

6. vlvula de consenso del mando del SPLITTER

7. preselector del SPLITTER

El sistema de cambio de velocidades, tambin llamado cambio de marcha de un camin esmuy importante, ya que permite a este poder reaccionar adecuadamente ante cualquier tipode requerimientos referentes a velocidad y potencia que se presenten durante el manejo.

El funcionamiento del sistema es el siguiente:

En la palanca de cambio se encuentran dos comandos manuales que controlan un par devlvulas, las cuales son accionadas con aire comprimido a travs de una entrada de aire apresin. Una de estas vlvulas se llama Alta-Baja y la otra se denomina sper marcha, Dualo Sper. Adems, la palanca cuenta con una caera que sirve como escape. Al iniciar lapartida del vehculo, ambos comandos deben estar en posicin inferior. El vehculo parte enprimera velocidad, seguidamente trabaja en segunda y posteriormente en tercera marcha, enese momento ya cuenta con suficiente impulso y es cuando Baja cumple su funcin. En el

momento que sea necesario aumentar la velocidad se sube la palanca de Alta-Baja y seposiciona en Alta, en ese instante una vlvula piloto recibe la seal y mueve su correderadando paso al aire presurizado a la parte posterior de un actuador, que lleva en su vstagoun mecanismo de horquilla. Al desplazarse el cilindro la horquilla gira y mueve un hazte

dentro de la caja de cambios y convierte a la primera marcha en cuarta, la segunda enquinta y tercera en sexta, de esta manera el camin se encuentra en marcha Alta y tieneposibilidad de aumentar su velocidad hasta llegar a sexta.La llamada sper, trabaja de la misma manera, pero su funcin es diferente. En vez derealizar el cambio de velocidad se encarga de poner en funcionamiento un juego deengranajes con el cual el vehculo adquiere mayor fuerza y velocidad. Esta opcin puedetrabajar en cualquier marcha que se encuentre el camin.

Servoembragues


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La funcin principal de los servo embragues es que cuando el conductor aplica el pedal deembrague este transmite una fuerza multiplicada a la fuerza aplicada, aumentando la fuerzade desembrague esta multiplicacin se da luego, a travs del aire comprimido, y setransmite al cojinete de empuje.

Diagnstico Del Sistema NeumticoPrueba 1.- acumulacin de presinaviso de presin bajapunto de cierrecierre delregulador.

1. Drene el tanque a 0 PSI2. Arranque el motor, djelo funcionar (ENCENDIDO EL AVISO DE PRESIN BAJA).3. Tiempo de acumular, comience a cronometrar a 50 PSI.4. AVISO DE PRESIN BAJA (Se debe apagar a 60 PSI o ms)5. Tiempo de acumular (se acumula presin desde 50-90 PSI. EN 5 MINUTOS.6. Cierre del regulador - cierra a la presin correcta (Vea las recomendaciones)

Prueba 2- Escape de aire del depsito (presin total, motor parado)

1. Deje que la presin se estabilice, por lo menos 1 minuto.2. Observe el calibrador de presin, 2 minutos.3. Cada de presin: Un vehculo No deber ser ms de 2 PSI en 1 minuto.4.: Cada de presin: Tractor-remolque. No deber ser ms de 3 PSI en 1 minuto.5. Cada de presin: Tractor, 2 remolque. No debe ser ms de 5 PSI en 1 minuto.

Prueba 3 - Escape de aire de servicio (presin total, motor parado)

1. Aplique la vlvula de pie, deje que la presin se estabilice al menos 1 minuto.2. Aguante la vlvula de pie, observe el calibrador y cuente por 2 minutos.3.: Cada de presin: un vehculo no deber ser ms de 3 PSI en 1 minuto.4.: Cada de presin: tractor-remolque no deber ser ms de 4 PSI en 1 minuto.

Prueba 4-Sistema de emergencia automtico (presin por encima de 70 psi- motor parado)

1. Aplique los frenos de pie hasta que se encienda el indicador de presin baja. Si est porencima de 70 PSI o ms abajo de 50 PSI, necesita corregirse.NOTA: El indicador de presin baja debe iluminarse antes de la aplicacin de los frenos delremolque.

2. Contine aplicando los frenos de pie hasta que se apliquen automticamente los frenosremolque. Si est por encima de 45 PSI o debajo de 20 PSI, necesita corregirse.

Prueba 5- Sistema de emergencia manual (presin total, motor en marcha acelerado 600-900 rpm)


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1. Opere el control manual de emergencia (vlvula de control para la proteccin deltractor). Mala operacin necesita corregirse.

2. Con presin total y el control de proteccin del tractor en posicin "NORMAL",desconecte la lnea (Suministro de emergencia del tractor). Los frenos del tractor debern

aplicarse inmediatamente.Transporte Neumtico

Con aire comprimido se transporta material a granel, en esta aplicacin el tamao delmaterial o granos es limitado e igualmente la humedad que no debe pasar el 20% en estaaplicacin existen dos mtodos o formas de trasporte dependen del tipo de compresorutilizado.

Primer Mtodo

Figura 3Mtodo utilizando compresor reciprocante, rotativos de tornillo y paletas, el material cuyotamao es limitado es arrastrado por el aire a presin por su paso, por el depsito delmaterial.

Ventajas: El material no pasa por la cmara de compresin a los canales de consecuencia no

existe desgaste. Facilidad de arrastre del material. Trabajo flexible en cuanto a su instalacin, la tubera puede ir por abajo o por

encima.

Desventajas: Alto consumo de energa, cinco o ms veces que en el proceso mecnico. Para recorridos largos es antieconmico, se recomienda para trayectos menores o

iguales a 100 metros. El tamao de las partculas es limitado.


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Segundo mtodo

Utilizando compresor dinmico, con la utilizacin de este tipo de compresor se puede tenerdos situaciones diferentes:1.- Instalacin haciendo que el material pase por los canales de circulacin del rotor, elmaterial se incorpora a la lnea por la succin creada por el rotor en funcionamiento.2.- Haciendo que el material sea cargado a la lnea de presin, es decir el material no pasapor los canales de circulacin del compresor.

Ventajas:

No tiene mecanismoscomplicados.

Movimiento de grandescantidades de material.

Desventajas: La prdida de carga es alta. Existe mayor consumo de la

potencia.

Ventajas y Campo de Utilizacin del Aire Comprimido

Grande economa de la mano de obra y aumento de productividad, ejemplo el transporte degranos en puertos mediante el sistema neumtico, existe reduccin de la mano de obra yrapidez.

En fbricas de automviles, talleres mecnicos, en ajuste de pernos significaalta produccin montaje, cambio de llantas de automviles, un taller dedesmontajes y motores.

Es una energa segura debido a que no implica riesgos de accidentes por serrelativamente bajas las presiones que se utilizan y no ocasiona descargaselctricas.

Nos proporciona rapidez y seguridad en el accionamiento de mecanismos,ejemplo: seguridad en el frenado.

Los circuitos de aire comprimido no estn expuestos a golpes de ariete como lashidrulicas, el golpe de ariete es debido al aumento repentino de presin que

aparece en las tuberas cuando el fluido que circula por la misma eninterrumpido de forma brusca lo que ocasiona que se forme ondas de presinque van de un extremo a otro. El motivo por el cual no se da golpe de ariete enlos circuitos neumticos es debido a su compresibilidad del aire.

El aire o materia prima de la neumtica es gratuita, de fcil transporte yalmacenamiento, es de mantenimiento barato, no requiere mano de obraespecializada.


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Clasificacin De Los Compresores

Mtodos De Compresin

En funcin de esta clasificacin concluimos que existen dos mtodos de compresin: Compresin por el mtodo del desplazamiento positivo, en este mtodo se utilizan

compresores alternativos o reciprocantes y los rotativos de tornillos paletas y anillasliquidas, con estos compresores aumentaremos la presin mediante la reduccin delvolumen del fluido.

Compresin por el mtodo dinmico, este mtodo utiliza compresores de flujoradial, conocidos como centrfugos y compresores de flujo axial, en este tipo de

compresores la velocidad del fluido se convierte en presin.

Partes de un compresorde pistn o reciprocante.


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El cilindro o cmara de compresin hace parte del block este elemento es de hierrofundido o el mismo material de los motores de combustin interna.

Vlvula de admisin y descarga estn ubicados en la parte superior o cabezal delcilindro generalmente son de material acero tratado trmicamente cuya formaconstructiva son de planchas o de canal.

Pistn, son de material liviano como el aluminio o aleacin silicio aluminio cobre esun elemento encargado de la compresin, los pistones tienen anillas tanto decompresin como de aceite, los de aceite tienen la funcin de limpiar la superficie

del cilindro. Biela, es el elemento que sirve de unin entre el pistn y cigeal son de hierro

estampado, es el elemento que transforma el movimiento rotativo del cigeal enmovimiento alternativo.

Aletas de refrigeracin, estos elementos van en los compresores medianos ypequeos tanto en presin como en volumen, estos elementos aumentan lasuperficie de transmisin de calor cuando el compresor es refrigerado a aire.

Carter, es el elemento en el que estn alojados todo el conjunto de piezas mvilesdel compresor, tambin sirven como depsito de aceite de lubricacin y protege elconjunto.

Tipos De Compresores Alternativos

1. Compresor monoetpico de simple efecto.2. Compresor bietpico o multietpico de simple efecto.3. Compresor mono o multietpico de doble efecto


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Compresor Monoetpico De Simple Efecto

Se les dice monoetpico, debido a que, la compresin al nivel deseado se realiza en unasola etapa es decir, en una admisin y una compresin, su ciclo es un bajar succin y unsubir compresin.De simple efecto, debido a que, la compresin se realiza en una sola fase del pistn en lafase superior o inferior

Principio de funcionamiento:

El ciclo de trabajo del compresor comienza estando el pistn en su punto muertosuperior en este punto tanto la vlvula de admisin como de descarga estn cerradas, amedida que el pistn aumenta su carrera de descenso se crea una depresin cuyo valor llega

a ser levemente superior a la atmsfera que se considera 1kg/cm

2

a nivel del mar, esadiferencia de presin entre la interna creada por la succin, y la externa provoca la aperturade la vlvula de admisin.

Diagrama terico del ciclo de trabajo


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Al final del recorrido estando el pistn en el punto muerto inferior la cmara o cilindro estlleno de aire a la presin atmosfrica, cuando el pistn comienza su carrera de ascenso lavlvula de entrada o de admisin se cierra en el momento en que la presin interna seiguala a la atmosfrica, y cuando la presin interna es mayor a la externa se da la aperturade la vlvula de descarga dndonos la compresin y descarga hasta que el compresor atinja

su punto muerto superior.En sntesis, la apertura y cierre de las vlvulas, tanto de admisin como de descarga sonautomticas, funcionan nicamente debido a la diferencia de presin interna y externa.

Utilizacin De Los Compresores Monoetpicos De Simple Efecto

En nuestro medio son utilizados cuando las necesidades de aire comprimido son limitadostanto en volumen como en presin, y en condiciones de utilizacin intermitentediscontinua, con este tipo de compresores generalmente obtenemos presiones hasta10kg/cm2 siendo su refrigeracin a aire. Se usan generalmente en talleres mecnicos

pequeos, si bien es posible obtener presiones mayores a lo indicado con los monoetpicosde simple efecto esto a costa de perdidas volumtricas por calor producido durante lacompresin lo que le torna antieconmico siendo necesaria mayor potencia y nos da airecaliente.

Compresor Bietpico De Simple Efecto


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Se llama bietpico debido a que la compresin del aire al nivel deseado se realiza en dosetapas, siendo la primera de baja compresin y la segunda de alta compresin, existencompresores que tienen dos o ms cilindros de baja compresin y una de alta. Se dice desimple efecto porque, la compresin se realiza en una sola cara de los pistones en la partesuperior de ambos.

Funcionamiento:

Las vlvulas v1 de la primera etapa y de baja compresin abren de forma automtica debidosolamente a la diferencia de presin que se crea por el descenso del pistn dejando pasar elaire hasta que el pistn llegue a su punto muerto inferior. Al iniciar el asenso inicia elaumento de presin en el interior de la cmara obligando a la vlvula V 1a cerrar antes quesalga el aire que entro y est en proceso de compresin, segn se da el ascenso del pistn elaire de la cmara vence la resistencia de los resortes de la vlvula V2dejando pasar el airecomprimido al inter enfriador, en el que se enfra hasta adquirir generalmente latemperatura del ambiente o temperatura de admisin, del Inter. Enfriador pasa a la cmara

C2mediante la vlvula V2dndose la admisin de la segunda etapa de compresin, siendosu ciclo idntico al de baja. Estos compresores bietpicos son usados para obtener presionesdel orden de 12 a 15 Kg. /cm2su sistema de enfriamiento es por aire, cuando se requierepresiones mayores a lo indicado se utilizan compresores refrigerados a agua

Compresores Bietpicos y de Doble Efecto o De Cmaras Diferenciales

La compresin del aire en este tipo de compresores se da en las dos caras del pistn,superior e inferior por lo tanto cumple las dos etapas de compresin con un solo pistn enun solo cilindro. Como el compresor est provisto de dos cilindros el caudal del airesuministrado es el doble que el suministrado por un compresor bietpico de simple efecto.


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Funcionamiento

El ciclo de trabajo de los compresores siempre comienza estando el pistn en su punto msalto o punto muerto superior, punto donde comienza la admisin o aspiracin del aire parala cmara C1 hasta llegar al punto muerto inferior, y compresin para la cmara C2,comenzando la carrera de ascenso se da la compresin para C1 y admisin para C2 delintercambiador aire que ha descargado la cmara C1. Es el procedimiento para los dospistones. El intercambiador se calcula de tal forma que el aire comprimido y caliente seenfre hasta atingir la temperatura del ambiente o entrada en la fase de admisin, soncompresores que nos dan grandes volmenes.

Caractersticas De Los Compresores Reciprocantes

En estos compresores el aire comprimido necesariamente debe descargar a un tanque o undeposito debido a que el aire es pulsante, los tanques en consecuencia tienen el objetivo de.

Amortiguar las pulsaciones o vibraciones.

Acta como separador de los residuos lquidos producto de la condensacin. Distribuye de forma controlada y uniforme el aire comprimido.La apertura y cierre de las vlvulas tanto de admisin como de descarga soncompletamente automtica, debido solamente a la diferencia de presiones interna yexterna.

Ventajas De Los Compresores Reciprocantes

1. Son de mantenimiento fcil, pueden ser reparados y mantenidos por mecnicos quetengan conocimiento de motores de combustin interna.

2.

Pueden funcionar a plena carga, a media y en vaci, mediante apertura automticade las vlvulas reguladoras de descarga a la atmsfera.3. Son de alta duracin y utilizados en trabajos ligeros y pesados.

Regulado De Carga De Los Compresores

El control o regulado de carga de los compresores es hecho de acuerdo a lasnecesidades del taller, fbrica, redes o sistema de distribucin de aire comprimido, quepueden ser procesos de automatizacin.

Mtodos De Regulado De Carga

Existen:

mtodo de paradas y partidas automticas. mtodo de velocidad constante. mtodo de doble control.


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Mtodo De Paradas Y Partidas Automticas

1.-Motor elctrico con suscontactores para paradas ypartidas automticas

2.-Swit de presin regulado parasu valor mximo y mnimo3.-manmetro y vlvula deseguridad

Figura 4

El Mtodo de Paradas y Partidas Automticas es usado cuando la demanda del airecomprimido es pequea o se requiere de uso intermitente, este regulado se hace medianteun switch de presin regulado a valor mximo y mnimo instalado en el tanque o en el

conducto de descarga, este switch est conectado por contactares elctricos al circuito delmotor elctrico, el mismo es accionado por la variacin de presin del tanque mediante elswitch de presin, dndonos las paradas y partidas automticas.

Funcionamiento

El compresor para de funcionar cuando la presin del aire en el tanque est en su presinmxima fijando o regulado en el switch de presin, existiendo consumo la presin bajahasta el valor mnimo tambin fijado en dicho switch dando partida al motor del compresorde forma automtica, y acelera hasta atingir la velocidad de rgimen comprimiendo el airenuevamente hasta atingir su valor mximo fijado en el switch de presin o regulador, el

tiempo entre una partida y una parada automtica no debe ser menor a 6 minutos, esto esdeterminado por reloj de tiempo con lo que se evita gastos prematuros de los contactoresdel motor elctrico y del switch de presin.

En este mtodo los tanques de almacenamiento son siempre sobredimensionados debido aque tanques pequeos crearan riesgo de paradas muy frecuentes lo que ocasionara sobrecarga en la red de alimentacin por lo que se recomienda que la diferencia de la presin enel regulador debe ser del orden de 2.5kg/cm2.


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Ventajas De Este Mtodo

Menor consumo de energa elctrica y otros combustibles Menor desgaste del motor elctrico y el compresor

Mtodo De Velocidad Constante

1.-vlvula piloto2.-intercambiador3.-motor elctrico4.-swit de presin5.-manmetro con vlvula deseguridad

Figura 5

En este mtodo el compresor arranca y funciona continuamente a su velocidad de rgimeno normal, el control de carga se lo hace mediante una vlvula auxiliar piloto esta vlvularegula la entrada del aire al cilindro, es decir cuando la presin del aire en el tanque llega asu mximo valor regulado en el switch de presin, este switch enva seal a la vlvulapiloto haciendo que esta abra dando paso el aire a la atmsfera y obstruye la entrada al

cilindro, y cuando la presin del aire en el tanque baja a su valor mnimo regulado en elmismo switch, la vlvula piloto cierra la descarga dando ingreso al cilindro, en este mtodono vara la velocidad del motor que acciona el compresor.Tambin se define a la vlvula piloto como una vlvula de trabajo continuo que tiene elobjetivo de regular o mantener la presin de compresin dentro del rango normal detrabajo.


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M

todo De Doble Control

Este mtodo de doble control permite seleccionar entre el sistema de paradas y partidasautomticas y el mtodo de velocidad constante, todo en funcin de las necesidades, loscomponentes de este sistema son: Switch de presin y switch selector, que tienen la funcin

de ligar el circuito a cualquiera de los mtodos de control de acuerdo a las necesidades.

Ejemplo: Cuando la demanda del aire es pequea o intermitente el switch selector esimpulsado a la posicin de auto, control por el sistema de paradas y partidas automticas, ysi las necesidades son grandes y de forma continua debe funcionar a velocidad constante, elswitch selector cierra el colector del lado hand.

Influencia De La Altura En Los Compresores Reciprocantes

Estudiar la influencia o efectos de la altura en los compresores reciprocantes, significaanalizar cmo se comportan cuando son instalados para trabajar a diferentes alturas.

a.- A nivel del mar.b.- sobre el nivel del mar, este estudio se hace dirigido al rendimiento volumtrico y a lapotencia.

a) Rendimiento volumtrico a nivel del mar. Su capacidad o rendimiento volumtricono vara debido a que el volumen del aire aspirado es siempre el mismo, la presinatmosfrica se considera constante de 1 Kg./cm en consecuencia el peso especfico


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VP/ no vara se mantiene constante por lo que el compresor requiere 8 m deaire para obtener 1 m de aire comprimido a nivel del mar.

b) Encima del nivel del mar y cuando ms alto est instalado el compresor, elrendimiento volumtrico del compresor disminuye a medida que sube o se ganaaltura igualmente la potencia del motor disminuye del orden del 30 a 40 % para

altitudes de 4000 msnm, bajo el nivel del mar o bajo tierra aumentaaproximadamente 6 % cada 1000mt.

1.- a.n.m. ==V

P =

3

1= 0.333, se mantiene constante.

2.- s.n.m. ==V

P =

3

8.0=0.266, disminuye debido a la disminucin de la presin

atmosfrica del aire, en consecuencia su peso especfico, lo que significa que disminuye ladensidad del aire, el aire se enrarece, es decir se precisa mayor cantidad de aire libre paraobtener 1 metro cbico de aire comprimido por lo tanto la relacin de compresin es mayorque el nivel del mar, encima del nivel del mar el compresor no aspira la misma cantidadaire.

Anlisis De Potencia

Clculo de la potencia de un compresor.- En los compresores debemos considerar lapotencia terica, potencia indicada y la potencia efectiva, la potencia efectiva a seguir laanalizaremos a seguir cada uno de ellos.

Potencia terica.- Se obtiene dividiendo el trabajo de compresin por 4500, obteniendo deesta forma Kgm, El valor de 4500 se obtiene por la multiplicacin de 60*75.

CVt =4500

1*

*14500

1

1

211

n

n

PPVP

n

nnWcompresi= Kgm.

Potencia indicada.- Para obtener esta potencia es necesario conocer la presin mediaefectiva que se desarrolla en la compresin, la misma que se obtiene a partir de la frmuladel trabajo por unidad de volumen, a Presin media efectiva es el trabajo de compresinpor el volumen de la entrada por rotacin.

PME V1 =1n

n * P1V1

1

1

1

2 n

n

PP dividiendo por el volumen V1tenemos.

PME =1n

n* P1

1

1

1

2n

n

P

P Kgm, Esta ecuacin para compresin monoetpico


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En caso de compresiones bi o multietapicos tendremos:

PME =1n

n* P12

12

1

1

4n

n

P

PKgm PME =

1n

n* P13

13

1

1

6n

n

P

PKgm

NLDVPMECv cind **44500

* 2

4500*volumenPMECvind desplazado por RPM

Vc Volumen desplazado por rotacin.

Potencia Efectiva.-Es la potencia absorbida por el compresor para comprimir el aire entrelos niveles deseados partiendo de la presin atmosfrica, esta potencia absorbida o efectivaya contempla las prdidas mecnicas por friccin por lo tanto es menor a la terica.

mindef CvCv *

Aplicacin.

El compresor de pistn cuyas dimensiones son )(6 cmD , )(10 cmL , rendimientomecnico del 85%, trabaja a 250 rpm. Comprimiendo a partir de la presin atmosfrica anivel del mar, hasta la presin final de 6 atmsferas, considere proceso adiabtico.Determinar.

a). El volumen del aire desplazado.b). La presin media efectiva en atmsferas.c). La potencia indicada.d). La potencia efectiva.

Solucin.

a). min/706min)/(0706.0250*1.0*4

06.0***

4

3322

cmmNLD

Vd

b).PME =1k

k* P1

1

1

1

2k

k

P

P=

14.1

4.1

* 10330

11

16 4.114.1

= ).(6.210330

26884at

c). 70.1250*1.0*4

0036.0*14.3*26884***

4500. NLS

PMECvind

S = D2

/4S*L*N= Volumen desplazado por minutoPME = Presin media de un embolo dado en Kgm.S = Superficie del mbolo en mL = Carrera del mbolo en metros.N = Nmero de rotaciones por minuto.

d). CVefec. = 1.7* 0.85 = 1.44


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Requisitos Que Debe Cumplir Un Compresor Para Ser Eficiente

a). Debe tener elevado rendimiento mecnico.

Las vlvulas de admisin y descarga deben abrir con prontitud y tener superficiegrande, para que tan pronto el mbolo o pistn termine su carrera de aspiracin sellene el cilindro rpidamente y se d la descarga sin dificultad.

Debe evitarse que entre polvo o suciedad a las vlvulas y cilindros. Filtrar de formaadecuada el aire que se aspira, verificar que los filtros de aspiracin no estnobstruidos.

El rendimiento de compresin debe ser bueno, el ndice de compresin no debeexceder de 1.3.

b). Debe tener elevado rendimiento volumtrico, esto se logra si:

El espacio muerto es lo ms pequeo posible.Aplicacin de la influencia de la altura en el nv.

Calcular la prdida de carga o capacidad volumtrica de un compresor instalado a los 4700m.s.n.m. sabiendo que a nivel del mar aspira 20 m y lo comprime a 7 Kg/cmmanomtricas siendo los procesos isotrmicos y poli trpicos, considere 0.692 Kg/cm lapresin atmosfrica a los 4700 msnm.

Solucin.

Para saber cul es la prdida volumtrica precisamos comprimir los 20 m tanto al nivel delmar, como sobre el nivel del mar a los 4700 msnm, siguiendo los procesos indicados.

1.-Proceso isotrmico a nivel del mar.

)(5.217

20*1 3

2

1122211 m

P

PVVVPVP

Sobre el nivel del mar.

)(799.1692.07

20*692.0 3

2

1122211 m

P

PVVVPVP

La prdida es de 2.51.799 = 0.701 == 28%

2.- El proceso politrpico es un proceso en la que la temperatura aumenta en funcin

directa a la compresin y obedece a la relacin.A nivel del mar.

nn

nn

P

VPVVPVP

1

2

1122211

A nivel de los 4700 m.

)(03.476.0*14.617

20*1 33.11

3.1

2 mV

)(136.3692.07

20*692.0 33.11

3.1

2 mV


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La prdida es 4.0396-3.136 = 36 %.

Calcular la fuerza ejercida por un cilindro neumtico cuyo dimetro es de 4 y presin de

trabajo de 120 lb/plg.D = 4 plg = 10.16 cm.

)(4.822.14

1202cm

kgp

)(66.6804

*4.8*2

KgD

ApF

Anlisis de los exponentes de compresin n y k.

Estos exponentes y curvasrepresentan procesos de compresin,los valores de los exponentesaumentan o disminuyen en funcinde la eficiente o mala refrigeracin, el

coeficiente poli trpico tiene un valorde n = 1.3, puede bajar n =1.15mediante una excelente refrigeracin,este proceso poli trpico es unproceso intermedio entre elisotrmico y adiabtico, el adiabticoes un proceso que tiene su exponentek= 1.4. De la figura concluimostambin que el trabajo que realiza uncompresor es funcin del procesoseguido y es dado por el rea de cada

proceso.

Influencia de la refrigeracin en el rendimiento volumtrico.

La buena o mala refrigeracin del compresor influye en el v de la siguiente forma.

Existiendo buena o adecuada refrigeracin mantenemos las tolerancias u holguras entre elpistn y la pared interna del cilindro dentro un valor determinado de forma que, se da unaadecuada dilatacin de los segmentos o anillas del pistn consecuentemente se da unsellado adecuado y el rendimiento volumtrico es el establecido por lo que la adecuada

refrigeracin es muy importante. Cuando se excede la refrigeracin no se da la correctadilatacin de las anillas lo que perjudica el rendimiento volumtrico, no existe dilatacinadecuada de las anillas consecuentemente el sellado.

Poca refrigeracin significa la dilatacin excesiva de las anillas en consecuenciaagripamiento del pistn en el cilindro, los cojinetes del cigeal y de la biela.


41/210


41

Ecuacin del Trabajo De Compresin

W = 2

1

P

P

dpV Es el trabajo realizado en el proceso de reduccin del volumen del aire en

el cilindro o cmara de compresin, donde P 1 es la presin de aspiracin, P 2 presin

deseada y es negativo debido a que el trabajo es realizado contra el sistema que es el aire.

Ecuacin General de Trabajo de los Compresores Reciprocantes.

Tanto los compresores reciprocantes o alternativos, como los rotativos de paletas y tornillosson considerados mquinas de flujo estacionario o constante a fin de determinar la ecuacingeneral.

Son llamadas mquinas estacionarias de flujo constante y/o de desplazamiento positivodebido a que el flujo gaseoso o lquido que entra al sistema es igual a la que sale tambinse dice energa que entra es igual a la que sale.

E e = E s no hay variacin de energa o masa almacenada o prdida por retroceso, por lo

tanto se dice que la energa se conserva.

Para establecer la ecuacin de trabajo basta analizar los tipos de energa existentes en elsistema y sus posibles transformaciones.

1K = energa cintica a la entrada

1 = energa interna a la entrada

1P = energa potencial

11VP =Wf1, trabajo que se realiza paraque el fluido entre al sistema venciendola presin P1en la frontera.

22VP =Wf2trabajo necesario para que elfluido salga fuera del sistemavenciendo la presinP2 = energa potencial a la salida

Figura 6 2K = energa cintica a la salida

2 = energa interna a la salida

Ordenando las energas tenemos:

Energa en el sistema

012 PPP Energa potencial debido a que las elevaciones son iguales.


42/210


42

21 VV ; En sistemas estacionarios no existe grandes variaciones de velocidades, es decirla velocidad de entrada es aproximadamente igual a la velocidad de salida por lo que noexiste variacin de energa cintica. y se tiene.

02

1

2

1 2

1

2

212

mVmVKK

wf ; En sistemas estacionarios que atraviesan fronteras la variacin de laenerga interna ms la variacin del trabajo de flujo es igual al decrecimiento de laentalpa, esto a consecuencia de la expansin a la salida lo que nos da una disminucin dela temperatura y presin.

)( 12

12

12

2211

hhwf

wfwfwf

wwfQwf

HQw Ecuacin general del trabajoA partir de esta ecuacin se deduce la ecuacin de trabajo para cada proceso decompresin.

12

12

wwwf


43/210


43

CAPITULO II

PROCESOS DE COMPRESIN Y APLICACIONES

Proceso isotrmico

Proceso adiabticoProceso poli trpico

Proceso Isotrmico

Es un proceso en el que, la compresin se efecta a temperatura constante lo que enrealidad es bastante terico debido a que es muy difcil obtenerlo, este proceso implicarefrigeracin perfecta o retirar todo el crecimiento de temperatura producida durante elproceso de compresin.La ecuacin de trabajo de este proceso conforme se han indicado se deduce a partir de laecuacin general.

HQW

Como el proceso es isotrmico se realiza a temperatura constante, t = Ctte, y siendo lavariacin de la entalpa funcin de la temperatura.

)(tfH ; Al no existir variacin de la temperaturael trabajo en este proceso es igual a la energa en trnsito.

QW

HtfH

0)(

Proceso Isotrmico.

1

211

1

211

2

1

11

1

2

1

1

ln

ln

0)(

VVVPW

V

VVPQ

V

dVVPQ

tfU

V

dVVPUQ

Figura 7


44/210


44

Proceso Adiabtico

Es aquel en el cual ningn calor es trasferido al medio, por lo que Q = 0, no se daintercambio de calor con el medio y obedece a la relacin kK PVPV , para deducir laecuacin de trabajo de compresin de este proceso tambin se parte de la ecuacin general.

0 QHQW HW ; Es igual al de crecimiento de la entalpa

)(**)( 1212 ttcpmhhH (1)

m = Masa del fluido que circula en el compresor

Cp = teconspesinaespecficocalork

kRtan

1

R = constante de los gasesk= constante adiabtica

ecuacinlaendoSustituyenP

P

t

t kk 1

1

2

1

2

(1)

W =1

1

k

kmRtH

1

1

1

2k

k

P

P ; tenemosdoSustituyenVptRm 111** .

W =

1

11

k

VkP

1

1

1

2k

k

P

P Kgm.

Proceso Poli trpico

La compresin del aire generalmente obedecea un proceso poli trpico, debido a que latemperatura se acrecienta en funcin directa ala compresin y obedece a la relacin

cttePVn , este proceso es intermedio entreel isotrmico y el adiabtico es un proceso real.

HQW

1)(

1

2112

t

ttmcttmcQ nn

1)(

1

2112t

ttmcttmcH

pp


45/210


45

teconspresinaespecficocalorck

kRc

opoltropicficopocalorespeccn

nkcc

pp

nvn

tan;1

;1

pv

p

cRcvR

cctRmVP 111

Sustituyendo obtenemos.

QHW Las ecuaciones deducidas en los tres procesos sonpara procesos monoetapicos

1

1

21

t

ttmcn

11

21

t

ttmcQ n

KgmP

P

n

VnPW

n

n

11

1

1

211

Ecuacin Para Trabajo De Compresin Mltiple

La compresin por etapas o multietpico consiste en comprimir el aire en dos o ms etapasdesde la presin inicial hasta la presin final deseada, su ecuacin est dada por.

KgmP

P

n

VmnPW

mn

n

11

1

1

211

Dnde:m = nmero de etapas.

Esta ecuacin o trabajo mecnico para compresin multietpica, tambin se puede obtenerpor la suma algebraica de los trabajos realizados por cada pistn en su respectiva etapa y

es dada por.

11

11

1

3

433

1

1

211n

n

n

n

P

P

n

Vnp

P

p

n

VnPW


46/210


46

Para obtener el trabajo de comprensin deesta forma es necesario que el proceso lassiguientes exigencias.

31 tt Significa que la temperatura de aire

que entra al cilindro de alta compresindebe ser igual a la temperatura que entra alcilindro de baja compresin.

32 PP Significa que la presin final de la

primera etapa debe ser igual a la presin deaspiracin de la segunda etapa, lo quesignifica que no debe haber prdidas depresin a lo largo de las tuberas o nter-enfriador.

Figura 14

Temperatura Del Conjunto En Procesos De Compresin.

Esta temperatura es una temperatura intermedia entre la temperatura inicial t1y la final t2,( 21 tt ) = Tc, se da debido a que en el proceso de compresin tanto el pistn como lacmara de compresin son elementos que absorben calor y estos a su vez lo transfieren alaire que entra a la cmara, este calor o temperatura adquirida por el aire depende de:

1.- Las condiciones de aspiracin o temperatura del medio ambiente2.- De la refrigeracin

3.- De la relacin de compresin.

Para un clculo preciso del trabajo de compresin realizado por el compresor, se consideraesta temperatura Tc del conjunto o intermedia y se calcula por la relacin:

2

1

1

2

1

1

n

n

c

P

P

T

t

En consecuencia la ecuacin de trabajo ser en funcin de esta temperatura y es dado por:

KgmP

P

n

TmRnW

n

n

c

11

***1

1

2

Por lo que concluimos qu, la temperatura de aire al final de la carrera de admisin ya noes la atmosfrica sino la temperatura intermedia Tc.


47/210


47

Compresin Mxima

La compresin mxima se dacuando todo el aire comprimidoen el cilindro o cmara de

compresin se localiza en elespacio muerto cVV 11 sin

que se haya dado la descarga delaire, dndose la expansin delvolumen comprimido en elespacio muerto, con lo quedesaparece la fase de descargapor lo que se dice que lacompresin alcanzo su valormximo y esta dado por:

Figura 15

Esta ecuacin se deduce a partir de la relacin que obedece el proceso politrpico y estdado por:

n

II

n

II

n

n

II

n

V

VP

V

VPP

VPVP

11

11max

ma x11

Del diagrama de compresin mxima deducimos:

cII

ccIIc

VV

VVVVV

1

Sustituyendo:nn

c

cc PV

VVPP

111max

Determinacin Del Rendimiento Volumtrico para Compresores Monoetpicos

Se llama rendimiento volumtrico a la relacin entre el volumen del aire aspirado y elVolumen de la cilindrada, siendo la ecuacin del rendimiento la que sigue:

n

PP

11ma x


48/210


48

Sustituyendo en:c

IIV

V

VV 1

A este rendimiento representado por la ecuacin se llama convencional o terico, en laprctica este rendimiento disminuye por los siguientes motivos.

1.- Debido a la friccin del fluido entre las paredes internas del cilindro, fugas a travs delas vlvulas y mangueras del compresor.

2.- Debido a la elevacin de la temperatura dado por:

n

n

cP

PTt

1

1

22

3.- Debido al estado del filtro de aspiracin.

Por todos estos factores este rendimiento debe corregirse por un factor (f) o por el factor:

cT

t1 ; El factor (f) vara de 0.90 a 0.98, o el factor

cT

t1 es calculado por la relacin:

2

1

1

2

1

1

n

n

c

P

P

T

t

2

1

1

1

2

1

1

2

1

1

1

2 11

V

VV

P

PVV

VVV

VVV

V

V

P

P

V

V

c

n

cII

cc

Ia

n

c

aV

2

1

1

1

2

1

1

2

1

11V

V

P

P

Vc

PPVVV

V

VV

V

V

n

V

n

ccc

c

II

c

aV


49/210


49

Clculo De Rendimiento Gravimtrico o Real

A este rendimiento se define como la relacin entre el peso del volumen de aire aspirado yel peso del volumen del aire de la cilindrada, es dado por:

c

agG

G

Dnde:

aG Peso del volumen del aire aspirado

cG = Peso del volumen del aire de la cilindrada, esto en las condiciones inciales de la

temperatura de aspiracin y presin atmosfrica.

Se calcula en funcin del peso, debido a que en el proceso de compresin tanto el pistncomo la cmara de compresin son elementos que absorben calor y ella es transferido alsistema dndose la elevacin de la temperatura a consecuencia aparece la temperatura delconjunto, por ello la variacin del peso especfico, menor cantidad de aire en el cilindro.Concluimos que la temperatura del conjunto influye en el fluido aspirado, por lo que secalcula en funcin de cT :

c

a

acRT

VPGaVPGaRT 11

1

1

11tR

VPGcVPtGcR cc

Reemplazando y sustituyendo se tendr:

cc

a

cc

a

c

ag

Tt

VV

VPtR

RTVP

GG 1

1

11 **

cT

t1 Factor de correccin para obtener el rendimiento gravimtrico.

c

n

gT

t

P

P 1

1

1

2 *1

Rendimiento gravimtrico para compresin monoetpico.

Rendimiento Volumtrico para Compresin por Etapas.

Un elemento importante para la obtencin de la ecuacin del rendimiento gravimtricopara la compresin por etapas, es la relacin de compresin parcial dado por.

m = Nmero de etapas

m

atm

atmc

P

PPr .2

P atm= Presin atmosfrica

P2= Presin final relativa


50/210


50

Sabemos que el rendimiento gravimtrico para compresin monoetpica es dado por:

c

n

gT

t

P

P 1

1

1

2 *1

Para las bietpicas con refrigeracin intermedia ser:

c

ag

T

t

VcVc

V 1

21

*

Vc1= Volumen de la cmara de baja compresin.

Vc2= Volumen de la cmara de alta compresin

1.- En el rendimiento volumtrico para la cmara C1en proceso de compresin bietpicocon refrigeracin intermedia es dada por:

n

vP

P

Vc

Va 21

1

2

2

11

; Cilindro de baja

2

2

1

1

2 1

2 Vc

P

PVa

v

; Relacin de compresin parcial

2

2

2

1

1

1

2

1

v

v

v

v

VaVc

Vc

Va

VaVc

Vc

Va

Sustituyendo en: :21

tendremosVcVc

Vav

n

n

n

v

P

P

P

P

P

P

P

PVc

P

P

Vc

Va

2

1

2

1

2

1

1

2

2

1

2

1

2

1

1

2

2

2

1

1

2

1

1

1

11


51/210


51

Para, gmultiplicar: t 1 / TcC

n

n

g

T

t

P

P

P

P

1

2

1

2

1

2

1

1

2

*

1

1

Rendimiento De Comprensin

Se llama rendimiento de compresin a la relacin entre el trabajo isotrmico y el trabajorealizado en el proceso de compresin adoptado, el proceso de compresin generalmenteadoptado es el poli trpico.

Rendimiento Mecnico

El rendimiento mecnico es dado por la relacin entre la potencia terica y la potenciaefectiva, depende de muchos factores, entre ellos:

1. De la temperatura de funcionamiento, en consecuencia de la lubricacin, la malalubricacin desprende calor el trabajo se convierte en calor.

2. De la friccin entre los componentes mviles del compresor rodamientos, bujes,del ajuste de acuerdo a las tolerancias requeridas y del equilibrio dinmico secalcula por la relacin :

La potencia efectiva o en el eje, considera las perdidas mecnicas de todos suscomponentes mviles, por lo tanto es la potencia real y mayor a la potencia terica. Paracompresores de potencia de 100 CVspara abajo el m(rendimiento mecnico) tambin secalcula por la frmula:

Kgm

P

P

n

VnP

P

PVP

P

P

n

VnP

V

VVP

procesoelenrealizadoW

isotermicoW

n

nc

n

nc

c

11

lg3,2

11

ln

1

1

211

1

211

1

1

211

1

211


52/210


52

Rendimiento Total

Es el producto del rendimiento de comprensin por el rendimiento mecnico.

mct *

Problemas de Aplication

4. Se tiene 2 m3 de aire a la presin atmosfrica y se la comprime hasta 3 at.Manomtricas, isotrmica, adiabtica y politropicamente; determinar el trabajo que serequiere en los tres procesos de compresin.

a) Proceso isotrmico1

21111 logln

P

PVP2,3

V

VVP

1

2w

1

13

log2*10300*3,2

w kgmw 686,28608

b) Proceso adiabtico

.35215

11

13

14,1

2*10300*4,1

11

4,1

14,1

1

1

2111

kgmW

W

P

P

k

VPkW

k

k

c) Proceso poli trpico

.33362

11

13

13,1

2*10300*3,1

11

3,1

13,1

1

1

211

kgmW

W

P

P

n

VnPW

n

n

Con este ejercicio probamos que el trabajo depende del proceso seguido, y del exponentede compresin que est en funcin de la refrigeracin, igualmente describen reasdiferentes.

5. Si comprimimos monoetpica, bietpica, trietpica y tetraetapicamente 1 m3 de airelibre de la presin y temperatura atmosfricas hasta 12 atm Manomtricas. Calcular elvalor de cada trabajo y el porcentaje que se gana sobre la compresin monoetpica.Suponga un proceso poli trpico.


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53

.35984

11112

13,11*10300*3,1

11

3,1

13,1

1

1

211

kgmW

W

P

P

n

VnPW

n

n

a) Monoetpico

b) Bietpico

.30715

11

112

13,1

1*10300*3,1*2

11

3,1*2

13,1

1

1

211

kgmW

W

P

P

n

VmnPW

nm

n

c) Trietpico

.60,21980

11

112

13,1

1*10300*3,1*3

11

3,1*3

13,1

1

1

211

kgmW

W

P

P

n

VmnPW

nm

n

d) Tetraetpico

.18078

11

112

13,1

1*10300*3,1*4

11

3,1*4

13,1

1

1

211

kgmW

W

P

P

n

VmnPW

nm

n

Entre la primera y cuarta etapa existe una diferencia de 50,24%. Conclusin: cuanto mayorsea el nmero de etapas de compresin, menor ser el trabajo mecnico realizado por elcompresor, esto se debe al proceso de refrigeracin existente entre un proceso y otro.


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54

6. Calcular los rendimientos de un compresor bietpico accionado por un motor elctrico,siendo sus caractersticas de instalacin:

RPM = 250 cilin. Baja = 0.450 m

cilin.de alta = 0.275 mL, deslazamiento: 0.350 mPres. de descarga: 6 atm. Abs.ndice de comp.:1,4Coef. De esp. Muer.: 6%Coef: 80%Los rendimientos del compresor son:

Capacidad del depsito: 12 m3

RPM necesario para llenar 737

Temp. de aspiracin del aire: 15

o

CTemp. De descarga: 20 oCPresin baromtrica: 730 mmHgVoltaje de la red: 500 VAmperaje: 175 Amp. mdel motor: 93%

a) Rendimiento volumtrico

21

1

2

36.0

357.0

2

1

2

1

1

1

2

/961.0760

730

).(730

.6

%67

6

961.01

961.0

6

06.006.01

1

1

cmkgP

abarometricpresionmmhgP

absatmP

P

P

P

P mk

v

760 mmHg es la presin atmosfrica normal dada en milmetros de mercurio que

corresponden a 1.033 Kg /cm2y tambin 10.33 m de columna de agua.

b) Rendimiento gravimtrico

%54812.0*67.0

812.0355

288

355812.0

288

812.0288

2

1160.0

2

1961.0

6

288

2

1

*

1

286.0

4,1

14,11

1

2

1

1

v

C

C

CC

k

k

C

C

vg

T

T

T

TT

P

P

T

T

T

T


55/210


55

c) Rendimiento de compresin

kgmWisot

Wisot

V

mRPMLD

V

VVV

P

P

k

VmkP

P

PVP

Wadiab

Wisot

c

cc

mk

kc

260907

10*9610.0

6log*84.14*100*961.0*3.2

84.1414*06.014

144

250*35.0*45.0*14.3*

4

1

1

log*3.2

2

2

1

322

1

1

1

211

1

211

d) Trabajo adiabtico

%8787.090.298421

260207

90,298421

1961.0

6

14,1

84.14*100*961.0*4,1*2

11

1428.02

1

1

211

c

km

k

W

W

P

P

k

VmkPW

e) Clculo de potencia terica

6675*60

29842140

FC

WCV

f) Clculo del rendimiento mecnico

El compresor esta accionado por un motor elctrico, en consecuencia el rendimientomecnico ser la relacin entre el CV del compresor y el CV del motor elctrico.

motor

compm

CV

CV .


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56

g) Clculo del CV del motor elctrico

%43153

66

.15393.0*773.164

736

80.0*175*500*3

736

cos***3

m

motor

oltajemotor

efectivaPotenciaCV

AVCV

h) Clculo del rendimiento total

%3743.0*87.0* mct 7. Un compresor cuyo proceso el poli trpico tiene un espacio muerto del 7 % aspira 20

Kg/min a partir de la presin de 1 Kg/cm2y temperatura de 90 C, descarga a 7 Kg/cm2absolutos; considere el calor especifico a volumen constante, CVdel aire 0.171 Kcal/KgoK, la constante del aire R = 29.3 Kcal/kgoK y el calor especifico a presin constante Cp= 0.24 Kcal/ Kg oK.

Calcular:a) El volumen de la cilindradab) El calor transferidoc) Trabajo realizadod) Potencia en CV

Datos:

KkgKcalRKkgkcalCp

cmkgP

O

O

/3.29/24.0

/1

07.02

1

KkgkcalCV

KT

cmkgP

kgm

O/17.0

36327390

/7

min/20

1

22

a) Para el clculo del volumen de la cilindrada:

Para utilizar la formula LVc *4/2 ,

no se tiene el dimetro de pistn, tampoco eldesplazamiento L, por lo que no podemosAplicar la formula conocida. Se recomiendaque calculemos a partir del diagrama de ciclo

de Trabajo.

Figura 18


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56

b) Clculo del calor transferido:

El calor transferido en el proceso poli trpico es dado por la ecuacin:

056.03.11

3.14.1171.0

1

min/20

)( 2

n

nkCC

kgm

TmcTTmcQ

vn

nCn

Calculo de la temperatura T2en funcin de TcT1a lo largo del proceso de compresin asume un valor intermedio entre T2y T1a la que sellama temperatura de conjunto Tc.

n

n

C PP

TT

1

1

22

693443*

17* 3.1

13.11

1

22

TcPPT n

n

mkcalQ /.285)443693)(056.0(*20

El signo negativo significa que el aire o sistema trasfiere calor o entrega, en consecuencia,de acuerdo a la convencin todo trabajo ejecutado por el sistema es negativo y sobre el

sistema positivo.

c) Clculo del trabajo realizado:

Calcularemos a partir de la ecuacin general para compresores de desplazamiento positivoy comprobaremos mediante la ecuacin particular:


58/210


57

mkcalHQW

mkcalTcmH

mkcalQ

HQW

p

/14851200285

/1200250*24.0*20**

/285

Utilizando la ecuacin del proceso politrpico:

mkcalW

W

P

P

n

hmRTc

P

P

n

VnPW

n

n

n

n

/1487

11

7

427)13.1(

443*3.29*20*3.1

1)1(

11

3.1

13.1

1

1

2

1

1

211

427 es la relacin entre trabajo y calor

d) Clculo de la potencia en CV:

Para el clculo de potencia hacemos uso de la relacin:

1 calora equivale a 427 Kgm =1 / 427= 0.023542 caloras, 1 CV = 75kgm.2075/1*1487 CV

8.- Un compresor bietpico de doble efecto cuyas medidas son 15 * 17 plg. y un espacio

muerto de 6% trabajas a 300 RPM tomando aire a 9 lb / plg y 50 OF, la descarga se da a 60lb / plg, la compresin es poli trpica con n =1.3. Considere el calor especifico a volumenconstante CV = 0.1714 BTU / lb * R.

Calcular:

a) El rendimiento volumtricob) Peso del aire aspiradoc) La cantidad de calor desprendidod) La variacin de la entalpae) La potencia en HP

Datos:He=2 T1=50F=15 plg. P2=60 lb/plg2L=17 plg. n=1.3=0.06 CV=0.1714 BTU/lb*RRPM=300 K=5310 lbpie/lbmRP1=9 lb/plg2


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**Son de doble efecto debido a que

texto-maquinas neumaticas corregido

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