Neumática e Hidráulica

Transcripción

1 Neumática e Hidráulica N. T.- Comresores, Acumuladores y Red de Tuberías Las trasarencias son el material de aoyo del rofesor ara imartir la clase. No son auntes de la asignatura. Al alumno le ueden servir como guía ara recoilar información (libros, ) y elaborar sus roios auntes Deartamento: Area: Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es Desachos: ETSN 36 / ETSIIT S-3 8 htt://ersonales.unican.es/renedoc/index.htm Tlfn: ETSN / ETSIIT T.- COMPRESORES, ACUMULADORES El Comresor: es el elemento que tomando aire atmosférico, eleva su resión y se encarga de suministrarlo or la instalación Los acumuladores: son deósitos ara almacenar aire comrimido Amortiguan el consumo Evitan grandes secciones de tuberías Reducen el número de arranques del comresor Las red de distribución: rearte el aire comrimido or la instalación

2 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (I): Motor de accionamiento: Eléctricos Motor combustión Motor de gas, Searación comresor accionamiento: Herméticos Semiabiertos Abiertos Modo de comresión: Alternativos Rotativos Axiales 3 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (II): Modo de comresión (I): Alternativos o recirocantes válvulas, resión se ajusta Vibraciones y ruido Rotativos (I) De aletas De rodillo Silenciosos Sin válvula de admisión Sensibles gole de líquido Débil estanqueidad (bajas relaciones de comresión) 4

3 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (III): Modo de comresión (II): Rotativos (II) De tornillo De doble tornillo De tornillo simle Sellado con aceite Sin válvulas Relación de comresión fija Regulación de caacidad 5 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (IV): Modo de comresión (III): Rotativos (III) De engranajes Uno accionado Scroll Dos volutas en forma de esiral Varias cámaras enfrentadas Flujo continuo Sin válvulas Relación de comresión fija Necesita válvula antirretorno El sellado no soorta toda la diferencia de resión Resistente a la entrada de líquido Regulación de caacidad con varias lumbreras de descarga 6

4 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (V): Modo de comresión (IV): Rotativos (IV) Scroll (II) 7 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Comresores (VI): Modo de comresión (V): Rotativos (V) Centrífugos Grandes volúmenes Bajas relaciones de comresión Axiales Grandes volúmenes Bajas relaciones de comresión 8

5 9 Comresores (VII): La comresión Tª en el aire comrimido Tª la cámara de comresión Tª en el aire admitido comrimido masa de aire admitido El efecto se mejora refrigerando la cámara de comresión T.- COMPRESORES, ACUMULADORES = T T exonente adibático aire (,4) T (Kelvin) 0 Comresores (VIII): Refrigeración intermedia Reduce el trabajo de la comresión La comresión ideal: La resión intermedia ideal: T.- COMPRESORES, ACUMULADORES d c d ; T T = = + = T R T R W d c com = T R W com d c dw d c = c =

6 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Bombas de Vacío: Suuesta la exansión isotérmica 0 = 0V0 V = 0 0 ( V 0 = + ( V 0 V V 0 = V Instalación V + V ) ) otra embolada V0 = ( V 0 + V ) = 0 V 0 ( V0 + V ) n emboladas n = 0 ( 0 0 V V V + ) n T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Acumuladores de aire (I): Almacenar al aire (reserva) Estabilizar las fluctuaciones de resión (ayuda al comresor) Limita las demandas unta Ayudan a enfriar el aire Retener imurezas (tiemo de retención largo, tomas en los extremos) Retienen el agua condensada (toma de urga) Un acumulador rincial, varios secundarios o intermedios

7 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Acumuladores de aire (II): Consumo actuadores (m /min) Volumen acumulación (m ) = Conmutaciones hora. Pérdida resión (bar) Pérdida resión = P = Pac Pac Pac. Vac = Pac. (Vac + Vcil) Pac. Vcil Vac = P Volumen generoso osibles amliaciones de la red 3 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Acumuladores de aire (III): Disositivo Consumo Disositivo Consumo Disositivo Consumo Elevador (0,5 a 5 Ton) 0 a 55 l/s Pistola 8 l/s Motor,4 kw 36 l/s Taladro 3 a l/s Pistola chorro de arena 0 a 3 l/s Motor 3,5 kw 84 l/s Taladradora kw 8 l/s Pistola de inyección 0 l/s Martillo cincelador 8 l/s Taladradora kw 35 l/s Destornillador 0,3 kw 5 l/s Cortador de roscas 6 l/s Lijadora 0,75 kw 7 l/s Destornillador ercusor 5 a 30 l/s Amoladora 5 a 4 l/s 4

8 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Acumuladores de aire (IV): Gráfico de selección ráida 5 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Acumuladores de aire (V): Gráfico de selección ráida Caudal suministrado: 0 m 3 /min Dif resión bar (00 kpa) Conmutaciones/h 0 6

9 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Red de distribución: Consumo instantáneo Minimizar érdidas de cargas (< 5%) Facilitar eliminación del agua (endientes) Fácil montaje y amliación Nº elementos Factor simultan. 0,94 3 0,89 4 0,86 5 0,83 0 0,7 5 0,65 Red en anillo Pendientes de las tuberías Salidas de la tubería Velocidades 6 a 0 m/s (revisión de amliación) Pérdidas de carga or fricción en tubos y accesorios 7 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Pérdidas de carga (I): En tuberías (I): marcadas or la ec. de Darcy, H L (en régimen laminar y turbulento) H L = Flujo laminar (Re <.000): f = 64 Re f L D H L,Re y f v g (m) V L Re = c ν H L f (λ) el factor de fricción L es la longitud de una tubería v la velocidad D el diámetro de la tubería g la gravedad ν la viscosidad cinemática L c la longitud característica, en tubería el diámetro 3 µ L v = D (m) Flujo turbulento ( Re > 4.000): ε,5 = log + f 3,7 d Re f Diagrama de Moody 8

10 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Pérdidas de carga (II): En tuberías (II) f ε/d 0,05 Diagrama de Moody Re 9 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Pérdidas de carga (III): En accesorios (Longitud equivalente: L eq ) 0

11 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calculo de la red de distribución (I): Ø i (mm) P (bar) 0m P (bar) Q (L/min) T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calculo de la red de distribución (II): Q = l/ min ; P = 6 bar ; Leq = 6 m

12 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calculo de la red de distribución (III): Refer. Refer. 3 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calculo de la red de distribución (IV): Q =.500 m P = 6 bar ; P admisible Leq = 300 m 3 /h ; = 0, bar 4

13 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Selección ráida (NTE) de la tubería or tablas de Q y P (I) P ( kpa) Q (l/s) Dos tub. Dos tub T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Selección ráida (NTE) de la tubería or tablas de Q y P (II) dp [ L + P = 0 L e ] L: longitud del tramo Le: longitud equivalente de accesorios dp (kpa/m) P ( kpa) Q (l/s) ,5,7,5,4,0 5,0,7 6,6 8,9 6, 0,0,3 3, 4, 8,9 5 0,7,5,4 9,0 6, 0 0,5 0,8 4, 6, 0,5 5 0,7,,9 3,4 6,4 50 Dos tub. Dos tub, 3,7 8,4 6

14 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Selección ráida (NTE) de la tubería or tablas de Q y P (III) dp [ L + P = 0 L e ] L: longitud del tramo Le: longitud equivalente de accesorios L e (m) D tubería (mm) Q (l/s) < Curva 90º (r c = 5D) 0,5 0,8 0,5 0,45 0,50 Curva 90º (r c = 3D) 0,0 0,8 0,37 0,60 0,70 Codo a 45º 0,0 0,4 0,8 0,8 0,34 Codo a 90º 0,40 0,55 0,75,0,60 T flujo a 90º 0,80,00,35,0,75 T flujo directo 0, 0,6 0,35 0,45 0,5 Válvula de bola 0,5 0,75 0,95,50,00 7 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Selección ráida (NTE) del acumulador V = 60 Q k k k3 [ litros] Q: caudal en l/s f 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 k 0,9 0,36 0,56 0,64 0,75 0,84 0,9 0,96 0,99 f: es el factor de carga del comresor, si está entre 0,5 y : f = -f P,80,60,40,0,80,60,40,0 0,80 0,60 0,40 k 0,36 0,38 0,4 0,45 0,56 0,63 0,7 0,83,5,67,50 P: es la caída de resión admisible entre la salida del comresor y la del acumulador z k 3 0,5 0,30 0,38 0,50 0,60 0,75,07,6,36,67,4 z: es el número de arranques osibles or hora del comresor 8

15 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Esesor de la tubería: e = P [ kf / cm σ admisible ] d [ mm] [ k / cm ] f ( mm) σ rotura σ admisible = Coeficiente de seguridad 9 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calcular el diámetro de una tubería de red de 00 m ara una resión de trabajo de 7 bar y un consumo de 6 m 3 N/min que disone de: 4 T de salida recta, 6 codos de R = D, válvula de comuerta y tubo reductor Incremento del caudal del 50% en 5 años Pérdidas or fugas del 30% Pérdida de resión admisible 5% 30

16 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Calcular el diámetro de una tubería de red de 0 m ara una resión de trabajo de 7 bar y un consumo de 6 m 3 N/min que disone de: 4 T de salida recta, 6 codos de R = D, válvula de comuerta y tubo reductor Incremento del caudal del 50% en 5 años Pérdidas or fugas del 30% Pérdida de resión admisible 5% 3 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES En una emresa hay una instalación de aire de 50 m de longitud, diámetro 50 mm, 30 codos de R = D, 0 Ts de salida recta y una válvula de comuerta. Si las érdidas de carga admisibles son de 0,5 bar y la resión de trabajo de 7, cual sería el caudal máximo de trabajo 3

17 T.- COMPRESORES, ACUMULADORES Qué érdida de resión se roduciría en la instalación anterior si el caudal de aire fuera de l/min 33