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UniversidadSimnBolvarDepartamentodeConversinyTransportedeEnerga
MquinasVolumtricasProf.:JessHidalgo
Prctica 5
Desarme de Compresores
Integrantes
AlessioScagni0741546MariaTeresaQuintero0810908JhonatanPonce0910674EndersonVeloz0910891AndresArcia1010036JohnLeninOrtiz1010515
Sartenejas,EneroMarzo2014
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Introduccin
SerealizlaprcticadedesarmedecompresoresenelLaboratoriodeConversinyTransportedeEnergadelaUniversidadSimnBolvarelmircoles11/02/2015ala1:30pm.
Los compresores son mquinas trmicas diseadas para transportar
fluidos, transfiriendo el trabajo ejercido por el compresor a un
fluido. Especficamente, los compresores de desplazamiento positivo
son mquinas volumtricas capaces de disminuir el volumen de un
fluido, aumentando su presin, para as poder transportarlo de una
zona de alta presin a una zonadebajapresin.
La principal diferencia entre los compresores y las bombas es
que en los compresores el fluido desplazado cambia sus propiedades
fsicas, aumentando su densidad, presin y temperatura, por lo que
los compresores se pueden clasificar como mquinas trmicas. Por otro
lado, en las bombas el fluido mantiene sus propiedades, en
particular, no cambia de densidad,
porloquepodemosafirmarquelasbombastrabajanconfluidosincompresibles.
Los compresores de desplazamiento positivo pueden ser rotativos
(de lbulos, de tornillos y de paletas) o alternativos (de pistn).
Las 2 mquinas que observamos en el laboratorio son
alternativas.
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Desarrollodelaprctica
La primera mquina estudiada en la prctica se trata de un motor
mono pistn con un cilindro de 2 pulgadas de dimetro y una carrera
de 6,8 cm, con una relacin de 1 carrera por media vuelta del eje.
Su volumen es entonces V=35cm^3. Adicionalmente, se pudo observar
la apertura de las vlvulas de admisin y escape en una sola vuelta
del eje, por lo que se trata de un
motorde2tiempos.Enlasfiguras1y2sepuedeapreciareldetallededichamquina.
Figura1:Vlvulasdeadmisinyescapeycilindrodelmotormonopistn
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1Culata
2AletasdeVentilacin
3Partedelaculata
4EjedeTransmisin
Figura2:Cuerpodelamquina
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La segunda mquina estudiada en el Laboratorio de Conversin,
corresponde a una Bomba de compresin DeVilbiss modelo 445 que a su
vez es parte de un sistema de compresin de aire, generalmente lo
podremos conseguir encima de un tanque de la misma marca o de la
empresa Johnson Controls, como se puede observar en la Figura 3 .
donde se seala la manera de identificarcadaunidad.
Figura3.SistemadeCompresin
Posee un sistema de presin lubricada, que garantiza el buen
desempeo del cigeal, 4
cilindroscorrespondienteadosetapasdecompresin,unadealtayotradebajapresin.
Tieneuntiempoestimadodevidade20000horas.
Esta unidad fue vendida a la compaa Central Air System &
Supplies quien ahora se encargadesudistribucin.
En el cuadro 1, se expresan las caractersticas brindadas por el
fabricante en el manual
correspondientealaBombaDeVilbissmodelo445.
BombaModelo445para15HP
175psi NmerodeCilindros
Bore(pulgadas)
Stroke(pulgadas)
Pesoaprox.(Libras)
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rpm Caudaldeentrega
(piescbicosporminuto)
880 49.5 4 4.5/2.5 4 545
Cuadro1.CaractersticasdelFabricante
Deacuerdoconlascaractersticasdelabomba445,podraperteneceracualquieradelassiguientesconfiguracionesdeunidadesdecompresin.
Enelcuadro2seespecifica,elvolumendesplazadoyentregado,ademsdeltipodeaccionamientoacopladoalsistemadetransmisin.
UnidadNo.
Pesodelaunidad(libras)
Accionamiento VelocidadMaxRPM
DesplazamientoCFM
EntregaCFM
NombredeCompresor
VAV5001(EG)
995 Elctrico 880 64.80 48.50 HeavyDuty
VAV5008
1490 Elctrico 900 66.27 49.40 HeavyDuty
VAV5061(EG)
1220 Elctrico 880 64.80 48.50 HeavyDuty
VDV5001
955 Elctrico 880 64.80 49.20 HeavyDuty
Cuadro2.ConfiguracionesdeSistemadeCompresin
PartesdelaBombadecompresinDeVilbissModelo445
La bomba de compresin que encontramos en el laboratorio, posee
unos cortes a lo largo de su estructura para la mejor apreciacin
con fines educativos. En la Figura 4 se puede observar parcialmente
alguna de las partes que componen este sistema. Se sealan tan slo
tres cilindros, sin embargo el sistema en realidad posee 4
cilindros, correspondiente a 2 etapas de baja presin y dos etapas
de alta presin. Tambin se encuentran las vlvulas de entrada y
salida de cada etapa, un interenfriador que conecta la etapa de
baja presin con la de alta, bajando la temperatura del
fluidoantesdeentraralaetapadealtapresin,brindandounamayoreficienciaendichaetapa.
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Se observa un pistn, como se encuentra en la etapa de baja
presin, es de un dimetro mayorqueeldelaetapadealtapresin.
El eje de transmisin, estara acoplado a un volante/polea, para
conectarlo al motor
elctrico,medianteunsistemadetransmisinbasadoencorreas.
Figura4:PartesdeBombadeCompresin
El movimiento de los pistones es garantizado por un cigeal ,
bajo el principio del mecanismo de bielamanivela, transforma el
movimiento rotacional brindado por el motor, en movimiento
rectilneo, surte a los 4 pistones, correspondiente a las dos etapas
de compresin de bajapresinyaltapresin.
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Figura5:Ubicacindelcigeal
RecorridodelFluidodetrabajo
La direccin de flujo de esta bomba de compresin, como se muestra
en la Figura.. consiste en una entrada de aire a un cilindro de
baja presin, gracias a una vlvula de entrada, seguido del
movimiento del pistn, que comprime el aire hasta que la vlvula de
salida de esta etapa permite el escape del fluido hacia un
interenfriador, que se encarga de bajar la temperatura del fluido
antes de su admisin al cilindro de alta presin, optimizando el
siguiente proceso, donde nuevamente ser comprimido por un pistn de
menor dimetro, y finalmente se le permitir salir por la accin de la
vlvula de salida de alta presin. Este proceso ocurre de igual
maneraenelladoopuesto.
En la Figura 6 para fines didcticos, se hizo la asociacin de la
temperatura del fluido con los colores a medida que realizaba su
recorrido. Comenzando con un fluido temperatura ambiente de color
azul, luego de la primera compresin, que corresponde a la etapa de
baja presin, se torna un tono rojizo. Al salir del interenfriador,
se observa que el fluido cambio a un color anaranjado, lo cual
seala que bajo su temperatura, para entrar en la segunda etapa de
compresin, correspondiente a la de alta presin, donde nuevamente
aumenta su temperatura y alcanzauncolorrojointenso.
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Figura6DireccindelflujoenBombadecompresin
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Conclusiones
Los compresores y los motores de combustin tienen ciertas
similitudes: ambos comprimen un fluido mediante la accin cclica de
un cigeal que transmite potencia linealalospistones.
Una manera rpida para identificar si una maquina ciclica es un
compresor o un motor es observar si tienen un espacio para las
bujias, y ver si existe una camara de combustion que presente
seales de quema de combustible. Adicionalmente, la composicin de
los compresores es ms robusta que los motores, los cuales,
dependiendo de su tamao, tienen enfriamiento interno por un fluido
refrigerante, mientras que los compresores se
refrigeransimplementeporconveccinconelairecircundante.