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Compresores Reciprocantes
FD_2016
14
3
2
- El motor hace girar el cigüeñal
- El gas queda encerrado en el cilindro
entre una “tapa” fija (cabeza) y otra móvil (pistón)
- Válvulas de admisión y descarga se alternan
Compresores Reciprocantes
cabeza
pistón
Eje motriz
descarga
aspiracióncilindro
El pistón adquiere movimiento alternativo entre 2 posiciones de velocidad nula:
Punto muerto superior P.M.S y punto muerto inferior P.M.I
Cuando el pistón se encuentra en el P.M.I. el cilindro contiene el máximo
volumen de gas encerrado
Compresores Reciprocantes
Clasificación:
- Por el nº de cilindros en parelelo
- Por el modo de acción (Simple o doble efecto)
- Por el número de etapas de compresión (generalmente una o dos)
- Por la disposición de los cilindros: En oposición, en línea o en V
En oposición En línea En “V”
ReciprocantesSimple acción
(Una etapa)
V
P
Graficaremos V y P del interior del cilindro
EL VOLUMEN ABSOLUTO DEL
SISTEMA
(GAS CONTENIDO EN EL
INTERIOR DEL CILINDRO)
PRESION DEL SISTEMA
(GAS EN EL INTERIOR DEL
CILINDRO)
Diagrama P V en un ciclo de compresión
Línea de aspiración
Línea de descarga
cilindro
pistón
Válvula
V
P
Px Vx
Vx
Px
Posición x
Pa
Pd
V
Consideramos el caso en el que las presiones de aspiración y
descarga son fijas y están dadas
10
V
Caso: pistón en el P.M.I
Al final de la carrera de aspiración, el interior del cilindro está lleno con gas a la presión de aspiración
V1
Pa
Pa
Pd
Volumen = Volumen ocupable por gas en el
interior del cilindro
11
V
Caso: pistón en el P.M.I.
V1
�Pa
Pa
Pd
12
V
Caso: pistón en el P.M.S.
V3
Al final de la carrera de expulsión, el interior del cilindro está lleno con gas a la presión de descarga
Pd
Pa
Pd
13
V
Caso: pistón en el P.M.S.
V3
Volumen residual ó Volumen muerto
Pa
Pd
14
Debido a
- Imperfecciones de construcción
- Espacio para el movimiento de v
V
Caso: pistón en el P.M.S.
V3
�Pd
Pa
Pd
15
V
�
�
V3 V1
V1 y V3 son fijos, dependen de cuestiones geométricas del
compresor
Pa
Pd
Pd
Pa
16
V
�
PaV3
�
V1
Pa
Pd
Pd
Ciclo Ideal
17
Pistón con velocidad nula comienza a acelerarse
Expansión politrópica
VVPa
�
�
Pa
Pd
Pd
PVk = constante
18
Pa
�
V�
Admisión del fluido(La presión dentro del cilindro es igual a la presión en la línea de
admisión)
Pa
Pd
Pd
19
Pa
�
V�
Admisión del fluido(La presión dentro del cilindro es igual a la presión en la línea de
admisión)
Pa
Pd
Pd
20
Pistón con velocidad nula
Comienza a acelerar
Pa
�
V��
Pd
Pa
Pd
21
La presión cierra la v
admisión
Pa
�
V��
Compresión politrópica
Pa
Pd
Pd
PVk = constante
22
Pa
�
V��
Compresión politrópica
Pa
Pd
Pd
PVk = constante
FD_2016 23
Compresión politrópica
Pa
�
V��
�
Pa
Pd
Pd
PVk = constante
24
Pa
�
V��
�
Pa
Pd
Pd
25
Pa
�
��
�
Expulsión del fluido(La presión dentro del
cilindro es igual a la presión en la línea de descarga)
V
Pa
Pd
Pd
26
Pa
�
��
�
V
Pa
Pd
Pd
Expulsión del fluido(La presión dentro del
cilindro es igual a la presión en la línea de descarga)
27
VPa
�
��
�
Pa
Pd
Pd
28
�
VPa
�
��
Pd �
Pa
Pd
29
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
V3 V1
Gas Ideal
3=Pd , P1=Pa
1=Ta
Procesos de expansión -compresión PVk = cte e iguales para la compresión (1-2) y la expansión (3-4)
30
V�
V1
DEFINICIONES
Relación de compresiónrc ≡ P3 /P1 = Pd /Pa
�
V3
Pa
Pd
Pd
Pa
31
V�
V1
DEFINICIONES�
V3
Pa
Pd
Pd
Pa
carrera
Cilindrada = VD ≡ V1 – V3 (volumen desplazado por el pistón)
32
Longitud del cilindro
Diámetro del
cilindro
(D)
33
Diámetro del
cilindro
(D)
Longitud del cilindro
Carrera (L)
Cilindrada=VD = π D2 L / 434
V�
V1
DEFINICIONES�
V3
Pa
Pd
Pd
Pa
Fracción de volumen muerto
c ≡ V3 / (V1 – V3)
volumen muerto = V3
35
c: característica constructiva0,02 < c < 0.10
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
V3 V1
En general, en lugar de V1 y V3 los datos que se dan del compresor son: c (fracción de
volumen muerto) y VD (cilindrada)
36
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
Donde: VD = cilindrada c = fracción de vol. muerto
rC = relación de compresión k = coef. de la politrópica
P V T v
� Pa (1 + c) VD T1 v1 = T1 R /(P1 PM)
� Pd = rc Pa (1 + c) VD rc-1/k T2 = T1 rc
1 – 1/k v2 = v1 rc-1/k
� Pd c VD T2 = T1 rc1 – 1/k v2
� Pa c VD rc1/k T1 v1
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Volumen espec
( por ej. e
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
Donde: VD = cilindrada c = fracción de vol. muerto
rC = relación de compresión k = coef. de la politrópica
P V T v
� Pa (1 + c) VD T1 v1 = T1 R /(P1 PM)
� Pd = rc Pa (1 + c) VD rc-1/k T2 = T1 rc
1 – 1/k v2 = v1 rc-1/k
� Pd c VD T2 = T1 rc1 – 1/k v2
� Pa c VD rc1/k T1 v1
38
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
Donde: VD = cilindrada c = fracción de vol. muerto
rC = relación de compresión k = coef. de la politrópica
P V T v
� Pa (1 + c) VD T1 v1 = T1 R /(P1 PM)
� Pd = rc Pa (1 + c) VD rc-1/k T2 = T1 rc
1 – 1/k v2 = v1 rc-1/k
� Pd c VD T2 = T1 rc1 – 1/k v2
� Pa c VD rc1/k T1 v1
39
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
Donde: VD = cilindrada c = fracción de vol. muerto
rC = relación de compresión k = coef. de la politrópica
P V T v
� Pa (1 + c) VD T1 v1 = T1 R /(P1 PM)
� Pd = rc Pa (1 + c) VD rc-1/k T2 = T1 rc
1 – 1/k v2 = v1 rc-1/k
� Pd c VD T2 = T1 rc1 – 1/k v2
� Pa c VD rc1/k T1 v1
40
VPa
�
��
Pd �
Ciclo ideal
Donde: VD = cilindrada c = fracción de vol. muerto
rC = relación de compresión k = coef. de la politrópica
P V T v
� Pa (1 + c) VD T1 v1 = T1 R /(P1 PM)
� Pd = rc Pa (1 + c) VD rc-1/k T2 = T1 rc
1 – 1/k v2 = v1 rc-1/k
� Pd c VD T2 = T1 rc1 – 1/k v2
� Pa c VD rc1/k T1 v1
41
Pa
�
��
V
�
Ciclo real
Pd
Pa
Pd
42
Pa
�
��
V
�
Ciclo real
Pd
Pa
Pd
Los procesos de expansión/ compresión no
siguen exactamente un camino politrópico
Durante la expulsión la presión dentro del cilindro es algo superior
a la de la línea de descarga (inercia y pérdidas de carga en la
válvula de descarga)
Durante la admisión la presión dentro del cilindro es algo inferior a la de la línea de admisión (inercia y pérdidas de carga en la válvula de admisión)
43
VPa
�
��
�Pd
44
V.- entre 1 y 2
A.- entre 2 y 3
R.- siempre
M.- nunca
La masa encerrada en el cilindro es constante ......
VPa
�
��
�Pd
45
entre 1 y 2 y entre 3 y 4
La masa encerrada en el cilindro es constante ......
VPa
�
��
�Pd
46
V.- V1-V4 < V2-V3
A.- V1-V4 = V2 - V3
R.- V1-V4 > V2 – V3
