Analisis Dinamico De Un Compresor
Páginas: 13 (3094 palabras)
Publicado: 12 de noviembre de 2012
4. - ANALISIS DE FUERZAS DINAMICAS
4.1. - INTRODUCCION
Es necesario determinar las fuerzas y momentos que actúan en los eslabones individuales de una máquina para:
Determinar la resistencia de los componentes
Determinar el Torque y la potencia necesaria del motor
Determinar el tamaño del volante para minimizar el tamaño del motor
Determinar las fuerzas de sacudimiento para poderbalancear los elementos y seleccionar el aislamiento más adecuado con respecto al piso
El análisis de las fuerzas dinámicas se centra en la aplicación de las tres leyes de movimiento de Newton especialmente la segunda ley, definida como:
[pic]
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Estas ecuaciones aplicadas a cada eslabón conducen a la resolución de un sistema de ecuaciones simultáneas lineales
4.1.1. MODELOSDINAMICOS
Los eslabones de una máquina suelen ser complicados, sin embargo para el análisis de fuerzas se opta por un sistema simplificado consistente en un conjunto de masas puntuales unidas por líneas. Para que este sistema sea dinámicamente equivalente es necesario que:
- La masa del modelo sea igual a la masa del eslabón, la masa del eslabón se supone en una primera aproximación dando un tamañoy forma razonable.
La masa se calcula multiplicando la densidad por el volumen, (densidad del acero 7850 kg/m3)
Se debe recordar que añadir masa en un sistema dinámico incrementa las fuerzas inerciales.
- El centro de gravedad debe estar en la misma ubicación que en el cuerpo original
Se necesita calcular el CG de todos los eslabones de nuestro diseño, esto se lo puede hacer utilizandolas fórmulas de integración conocidas o mediante modelado de sólidos con AutoCAD.
- El momento polar de inercia másico debe ser igual al del cuerpo original. El momento de inercia es un indicador de la capacidad de almacenar Energía Cinética Rotacional, y también de la capacidad del Torque necesario para acelerar angularmente un cuerpo.
4.2 ANALISIS DINAMICO DE UN COMPRESORALTERNATIVO
Como ejemplo de aplicación vamos ha efectuar el análisis dinámico del mecanismo biela manivela de un compresor
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1. DATOS
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2. CALCULO DE LA FUERZA ESTATICA DEBIDO A LA PRESION DEL AIRE
Utilizando la ecuación de los gases para unproceso politrópico
[pic]
Donde p1 es la presión atmosférica, v1 es el volumen del cilindro expandido hasta el punto muerto inferior definido como Vo:
[pic]
[pic]
Y p2, v2 es la presión y volumen del gas comprimido en el punto muerto superior o en cualquier otro lugar.
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El exponente de la ley de los gases es asumido como de 1.13, puesto que elproceso no es ni isotérmico (k=1) ni adiabático (k=1.4). Combinando estas funciones y utilizando la expresión para funciones discontinuas obtenemos:
[pic]
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La fuerza del gas en el pistón y cabeza del cilindro debido a la presión es entonces:
[pic]
Donde se aprecia que la fuerza máxima debido a los gases es de 3647 N.
El volumen de desplazamiento de un compresor es el volumen barrido en launidad de tiempo por la cara o caras del pistón de la primera etapa, en el caso de doble efecto, hay que tener en cuenta el vástago del pistón.
El volumen desplazado VD por un compresor es el volumen de la cilindrada de la máquina multiplicado por el número de revoluciones de la misma.
En nuestro caso tenemos:
[pic]
[pic]
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Es decir el Caudal es de 17.737 cfm
[pic]4.2.3 ANALISIS DE MOVIMIENTO
El análisis de movimiento fue realizado en el capitulo 2, sin embargo recordemos que:
[pic]
4.2.4 MODELADO DE LOS ESLABONES EN SOLIDWORKS
A continuación efectuamos el modelado dinámico de los eslabonamientos principales, para obtener los modelos dinámicos
• ANALISIS DE LA BIELA
El dibujo esta realizado en SolidWorks, con gran detalle
[pic]...
4.1. - INTRODUCCION
Es necesario determinar las fuerzas y momentos que actúan en los eslabones individuales de una máquina para:
Determinar la resistencia de los componentes
Determinar el Torque y la potencia necesaria del motor
Determinar el tamaño del volante para minimizar el tamaño del motor
Determinar las fuerzas de sacudimiento para poderbalancear los elementos y seleccionar el aislamiento más adecuado con respecto al piso
El análisis de las fuerzas dinámicas se centra en la aplicación de las tres leyes de movimiento de Newton especialmente la segunda ley, definida como:
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Estas ecuaciones aplicadas a cada eslabón conducen a la resolución de un sistema de ecuaciones simultáneas lineales
4.1.1. MODELOSDINAMICOS
Los eslabones de una máquina suelen ser complicados, sin embargo para el análisis de fuerzas se opta por un sistema simplificado consistente en un conjunto de masas puntuales unidas por líneas. Para que este sistema sea dinámicamente equivalente es necesario que:
- La masa del modelo sea igual a la masa del eslabón, la masa del eslabón se supone en una primera aproximación dando un tamañoy forma razonable.
La masa se calcula multiplicando la densidad por el volumen, (densidad del acero 7850 kg/m3)
Se debe recordar que añadir masa en un sistema dinámico incrementa las fuerzas inerciales.
- El centro de gravedad debe estar en la misma ubicación que en el cuerpo original
Se necesita calcular el CG de todos los eslabones de nuestro diseño, esto se lo puede hacer utilizandolas fórmulas de integración conocidas o mediante modelado de sólidos con AutoCAD.
- El momento polar de inercia másico debe ser igual al del cuerpo original. El momento de inercia es un indicador de la capacidad de almacenar Energía Cinética Rotacional, y también de la capacidad del Torque necesario para acelerar angularmente un cuerpo.
4.2 ANALISIS DINAMICO DE UN COMPRESORALTERNATIVO
Como ejemplo de aplicación vamos ha efectuar el análisis dinámico del mecanismo biela manivela de un compresor
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1. DATOS
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2. CALCULO DE LA FUERZA ESTATICA DEBIDO A LA PRESION DEL AIRE
Utilizando la ecuación de los gases para unproceso politrópico
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Donde p1 es la presión atmosférica, v1 es el volumen del cilindro expandido hasta el punto muerto inferior definido como Vo:
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Y p2, v2 es la presión y volumen del gas comprimido en el punto muerto superior o en cualquier otro lugar.
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El exponente de la ley de los gases es asumido como de 1.13, puesto que elproceso no es ni isotérmico (k=1) ni adiabático (k=1.4). Combinando estas funciones y utilizando la expresión para funciones discontinuas obtenemos:
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La fuerza del gas en el pistón y cabeza del cilindro debido a la presión es entonces:
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Donde se aprecia que la fuerza máxima debido a los gases es de 3647 N.
El volumen de desplazamiento de un compresor es el volumen barrido en launidad de tiempo por la cara o caras del pistón de la primera etapa, en el caso de doble efecto, hay que tener en cuenta el vástago del pistón.
El volumen desplazado VD por un compresor es el volumen de la cilindrada de la máquina multiplicado por el número de revoluciones de la misma.
En nuestro caso tenemos:
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Es decir el Caudal es de 17.737 cfm
[pic]4.2.3 ANALISIS DE MOVIMIENTO
El análisis de movimiento fue realizado en el capitulo 2, sin embargo recordemos que:
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4.2.4 MODELADO DE LOS ESLABONES EN SOLIDWORKS
A continuación efectuamos el modelado dinámico de los eslabonamientos principales, para obtener los modelos dinámicos
• ANALISIS DE LA BIELA
El dibujo esta realizado en SolidWorks, con gran detalle
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