compresores mecanica de fluidos

EXPERIENCIA N 8
COMPRESORES

Curso: MECÁNICA DE FLUIDOS (IWQ-221)


RESUMEN
Se analizó en la experiencia la etapa de llenado y descarga de aire por un compresor.
Experimentalmente se determinó los tiempos de esas etapas. Comparativamente a lo
teórico se obtuvo un error en el tiempo de un 56%, ya que se concluyó que los parámetros
de medición variaban por error del observador. Sinembargo, a pesar del error
experimental se determinó que la eficiencia del compresor llego a un 99% por lo que
queda demostrado que se puede lograr un trabajo de compresión adecuado y que el
proceso queda mejor en una compresión isotérmica, ya que se consume menor cantidad
de trabajo y esto se traduce en un ahorro de energía y, por ende, un bajo costo.
Finalmente de los gráficos se desprenden lasecuaciones en el llenado y descarga; en
ambos casos se obtienen curvas exponenciales semejantes a lo esperado teóricamente.
Por una parte el llenado se observa que la relación obtenida es del tipo exponencial
positiva y por otra en la descarga se tiene una pendiente negativa. Todo esto fue
considerado para el caso isotérmico y se obtuvo un R de la ecuación cercano a 1, lo que
comprueba loesperado. Por una parte el llenado tiene una eficiencia volumétrica
constante y por ende también lo es su caudal, mientras que la descarga se nota la
diferencia de presión que debe existir en el estanque para permitir la salida de flujo.

INTRODUCCIÓN
Para generar la circulación de fluidos compresibles y entregarle la energía necesaria para
que esto ocurra se utilizan distintos equipos como:ventiladores, sopladores y
compresores. Estos últimos, utilizados en esta experiencia, se caracterizan por aumentar
la presión del fluido (ya sean gases o vapores) y con esto lograr que se desplace. Trabajan
a altas presiones y bajos caudales y pueden ser de dos tipos: recíprocos (pistón) y
rotatorios (tornillo).
La compresión en una etapa tipo pistón contiene 4 etapas: Admisión, Compresión,Descarga y Expansión.
El ciclo de compresión comienza a una presión de admisión con un volumen , se abre
la válvula de admisión, expandiéndose el fluido isobáricamente hasta un volumen .
Luego este es comprimido (adiabática o isotérmicamente) hasta un volumen
a una
presión de descarga , aquí se abre la válvula de descarga, comprimiéndose el fluido
isobáricamente hasta un volumen
, tambiénconocido como volumen muerto. A
continuación un esquema de este ciclo real, es decir, considerando la baja de presión
cuando se abre la válvula de admisión, y la sobrepresión al abrir la de descarga, debidas a
la inercia y fricción en estas.

Figura 1. Diagrama presión-volumen para una compresión ideal (línea delgada) y una real (gruesa) en un
compresor reciproco. El volumen muerto estárepresentado por

El área encerrada por este ciclo corresponde al trabajo necesario para que se realice la
compresión en el fluido. El trabajo será menos para un proceso isotérmico que para uno
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adiabático, debido a que la pendiente de este último es más pronunciada que para el
isotérmico, encerrando mayor área, lo que conlleva a lo dicho en un comienzo.
Además el ciclo puede ser ideal (con osin volumen muerto) o real. En la compresión real
se evidencian: la baja de presión al abrir la válvula de admisión y la subida de presión al
abrir la válvula de descarga.

Figura 2. Gráficas de compresión (de izq. a der.): Ideal con volumen muerto, Ideal sin volumen muerto y
compresión real.

Para cualquier proceso de compresión se sabe que se cumple la siguiente relación:

Donde n=1 esuna compresión isotérmica y n=k es una compresión adiabática (𝑘= / ).
En el gráfico de P vs V para cada valor n se conoce como curva politrópica. También
existen conceptos como la claridad y capacidad que explican en Apéndice, pregunta 5.
OBJETIVOS
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

Conocer el funcionamiento de un compresor y en qué casos se debe usar un
compresor, soplador o ventilador.
Mediante las...