Problemas Neumatica

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Máquinas Neumácas Chumacero Rodríguez Eduardo PROBLEMAS PROPUESTOS EN CLASES Y ALGUNOS EJERCICIOS DE CALCULO DE COMPRESORES Ing. mecánica

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Mquinas Neumticas

Mquinas NeumticasChumacero Rodrguez Eduardo

PROBLEMAS PROPUESTOS EN CLASES Y ALGUNOS EJERCICIOSDE CALCULO DE COMPRESORES

1.-Se desea construir un compresor para comprimir aire a 1 kg/cm2 y t1 = 20C hasta P2 = 9 kg/cm2 el compresor deber funcionar a N = 350 rpm se construir con un espacio nocivo 0 = 2 con una relacin carrera dimetro = 1,2 para un gasto masivo m = 300 kg/h y se supondr el exponente de la politropica ser m =1,25 determinara) el trabajo a suministrar por cada lugar de masa que circula por el compresorb) la potencia requerida en CVc) dimensiones principales del compresor carrera dimetrod) la cantidad de calor que por hora debe transferir el refrigerante del compresore) cual ser la potencia requerida si se lo construye en 2 etapas en condiciones ptimas

2.- Un compresor alternativo cuya caractersticas son carrera l =20 cm D = 16 m relacin de espacios nocivos 0 = 0,03 y velocidad n = 300 rpm comprime aire que aspira a P0 = 1 atm t0 = 27C y lo impulsa a un recipiente rgido V = 1 m3 volumen inicialmente dicho recipiente contiene aire a P1 = 20 atm y T1 = 27C en equilibrio trmico en el medio y a los 20 minutos al detener el compresor el aire se encuentra en el recipiente a Pif = 20 atm y TF = 50C si a las transformaciones que experimenta el aire en el compresor si las considera poli trpicas de exponente m = 1,3 determinar.a) masa de aire agregada al recipienteb) masa de aire aspirado primera emboladac) presin final del aire en el recipiente al restablecer el equilibrio trmico con el mediod) el calor se dio al medio durante la transformacin que conduce a dicho equilibrio trmicoe) si el compresor no se detiene a los 20 minutos cual ser la Pmax alcanzando en el recipiente supuesto que este tenga la resistencia mecnica adecuada.

3.- Se comprime aire de un turbo compresor siguiendo un proceso politropico con n = 1,52 el aire se toma de de la atmosfera a 1 bar y 18 C a razn de 12 m3/seg y se descarga a 7 bar absolutos. Calcular calor de recalentamiento (9 rev) es eficiente de recalentamiento, rendimiento interno del compresor, potencia para mover el compresor despreciando las perdidas mecnicas.

4.- Se comprime aire en un turbo compresor, enfriado siguiendo un proceso politrpico con n = 1,3, el aire se toma de la atm a 1 bar y 18 C y se descarga a 7 bares absolutos. Calcular el trabajo de compresin por kg de aire que elimina en el sistema de enfriamiento, trabajo de compresin si el proceso fuera isotrmico y el rendimiento isotrmico.

5.1.- Un compresor enfriado aspira aire a razn de 120 m3/ min a la P = 1 bar y T = 25C y lo comprime politropicamente con n = 1,33 hasta 4 bares.Calcular el calor Q eliminado

5.2.- Entra aire un compresor a 1 bar y 10C con velocidad despreciable y se descarga a 3 bar y 100C a travs de un conducto de 2 mm2 de seccin transversal con un volumen 160 m/seg, la potencia de compresin de 1.000 KW. Calcular el calor transferido por kilogramo

5.3.- Calcular la potencia de KW necesaria para comprimir 10 Kg/seg de un gas de una P1 = 1 bar y P1= 0,9 kg/m3 hasta una P = 4 bar, si el proceso es de la forma Pv1,3 =C

5.4.-Se comprime 10 gr de aire desde una presin P = 1 bar y T = 10C hasta otra presin de 6 bar el trabajo de compresin es de 3 KJ y el calor perdido en el aire durante el proceso es 2 kJ. Calcular la temperatura del aire al final del proceso.

5.5.- se comprime un gas siguiendo el proceso PV=C la condiciones inciales son V1=10dm2 y P1=1 bar, las condiciones finales v2=2 dm3, calcular el trabajo de compresin.

5.6.- En un compresor centrfugo a 20C La reaccin de presiones es 3 bar y el proceso de compresin es politrpico de la forma Suponiendo que el compresor est aislado y que son despreciables los cambios de energa cintico y potencial. Calcular el calor de recalentamiento.

PROBLEMAS RESULETOS Y PROPUESTOSCAPITULO 20,VENTILADORES MATAIX

20-1Que volumen ocupan 6.000 kg de aire a la temperatura t = 15 y presin baromtrica Pamb = 735 Torr?Llamando m a la masa total del gas, y multiplicando los dos miembros de la Ec. (20-3) por m tendremos:

20-2. En este problema no se considera las prdidas. Un ventilador centrfugo tiene paletas rectas y un ancho constante en el rodete de 600 mm. Gira a 500 rpm. Da un caudal de aire (p = 1,2 kg/m3) de 300 m3/min. La entrada de la velocidad absoluta en los alabes es radial. D2 = 650 mm; D1 = 600 mm.Calcular:a) los ngulos 1 y 2b) la presin producida por el ventiladorc) la potencia del ventilador

20-3. Un ventilador centrifugado de aire ( p = 1,2 kg/m3) tiene las siguientes dimensiones: D2 = m ; ancho del rodete constante e igual a 75 mm. El caudal suministrando es de 3 m3 /s ; la velocidad 900 rpm. Un manmetro diferencial inclinado mide una presin de 3,5 mbar entre la entrada y la salida del ventilador. La presin dinmica producida por el ventilador es despreciable. La potencia en el eje de la maquina es 1,84 KW. El rendimiento mecnico es 93%. La entrada en el rodete es radial. Se despreciara el espesor de los alabes y no se tendrn en cuenta las perdidas volumtricas.Calcular: a) rendimiento hidrulicob) rendimiento totalc) perdida de presin es el ventiladord) ngulo que forman los alabes a la salida

20-4. Un ventilador aspira de una habitacin grande que se encuentra a una temperatura de 20 C y a una presin de 725 Torr. El aire es impulsado a travs de un conducto rectangular de m2. A la salida del ventilador un manmetro de agua marca una presin equivalente de 75 mm c.a. y un tubo de Prandtl marca una presin equivalente de 88 mm c.a.Calcular: a) la presin esttica, dinmica y total reales del ventiladorb) velocidad del aire en el conducto de salidac) caudal de aire que proporciona el ventiladord) potencia suministrada por el ventilador al aire

20-5. La potencia en el eje de un ventilador es 15 KW. El rea transversal del conducto de entrada es 1,5 m2. A la entrada misma del ventilador hay una depresin de 2,5 mbar. El conducto de impulsin es de 0,5 m2 de superficie, y la presin esttica a la salida del ventilador es de 7,5 mbar. El caudal del ventilador es 540 m3/min. Tmese para la densidad del aire p = 1,29 kg/m3.Calcular:a) presin total producida por el ventiladorb) potencia comunicada al aire por el ventilador c) rendimiento total del ventilador

20-6. Se trata de escoger el ventilador para alimentacin de la red de la figura, donde se han indicado en m las longitudes de los diferentes tramos. Para todas las tuberas tmese el coeficiente = 0,03. La red lleva tres T en los puntos B, C y D. tmese para estas T = 0,7. Para los dos codos E y F se tomara el coeficiente = 0,2. El caudal es Q = 1.000 m3/h. determinar la presin total que debe tener el ventilador as como los dimetros de los diferentes tramos (Paire = kg/m3).

20-7. La presin esttica de un ventilador equivale a 20 mm c.a. y la presin dinmica a 5mm c.a.Calcular la presin total producida por el ventilador.

20-9. En un tnel de viento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para los ensayos de los modelos se hace por medio de un ventilador que da un caudal de 50 m3/s (p = 1,2 kg/m3). La perdida de carga en el tnel aerodinmico asciende a 2.000 Pa. El rendimiento total del ventilador es 70%Calcular la potencia de accionamiento del ventilador

20-10. Calcular el caudal de un ventilador que ha de producir 10 renovaciones de aire a la hora en una planta industrial que mide 50 x 20 x 8 m.

20-12. La presin esttica a la entrada de un ventilador es 0,5 mbar por debajo de la presin atmosfrica y la presin dinmica 0,4 mbar. A la salida del ventilador la presin esttica vale 10 mbar, la dinmica 0,8 mbar.Calcular la presin total del ventilador

20-13. En aplicaciones tales como aulas de Universidad se estima un consumo de 30 m3 de aire por persona y hora.Calcular el caudal de un ventilador que ha de renovar el aire de una sala de 30 alumnos.

20-16. Un ventilador en condiciones normales genera una presin esttica de 20 mbar y una presin dinmica de 2 mbar. La potencia de accionamiento es de 75 KW. El rendimiento total del ventilador es 0,75.Calcular el caudal del ventilador.

20-17. Un ventilador para tiro forzado tiene que trabajar contra una presin esttica de 8 mbar. La velocidad de los gases calientes a la salida y entrada del ventilador puede suponerse igual. El caudal es de 5 m3/s. el rendimiento total del ventilador es 65%Calcular la potencia de accionamiento

20.21.- Un vendedor produce una presin esttica equivalente a 400 mmca y un caudal de 100 m3/mm en condiciones normales. La salida del ventilador tiene una superficie de 800 cm2. El rendimiento total del ventilador es de 0.65.Calcular la potencia de accionamiento.

PROBLEMAS PROPUESTOSEN CLASES SOBRE LINEAS DE AIRE COMPRIMIDO Y ACTUADORES.

1. Qu cantidad de agua se incorpora en una semana, de 5 das en una instalacin de las siguientes caractersticas:Q= 1000m3/hr (caudal), 16 horas por da (tiempo de trabajo); humedad relativa 70%, temperatura ambiente 25C.

2. Calcular la fuerza real de avance y la fuerza real de retroceso para un cilindro de doble efecto donde D=63mm (dimetro del pistn) y d = 20mm (dimetro del vstago) la presin de roce es 6bares y la fuerza de roce es 12% de la fuerza.

EXPOSICIONES

1.- Entra aire a un compresor de un escalonamiento el aire entra a t = 15 C y P = 1 bar la velocidad de entrada V = 150 y a la salida del mismo a V = 180 del difusor sale a una V = 125 el proceso de comprensin es segn la poli trpica n = 1,48 el trabajo de compresin es de 140 Calcular: a) la presin a la salida del impulsorb) temperatura del aire a la salida del impulsorc) rendimiento interno del impulsor d) presin a la salida del difusore) relacin de presin en el escalonamientof) temperatura del aire a la salida del escalonamiento

3.- Para consumir aire desde P= 0,5 bar a T = 300K hasta 3 bar censo compresor reciprocante un volumen desplazado de 0,2 m3 de simple efecto de 3 % la relacin de espacio nocivo 300 rpm de velocidad.a) trazar el diagrama de un plano P-V del ciclo operativo del compresor indicando valores, trazar el diagrama masa volumen del ciclo operativo del compresor indicando valores y con la misma escala del volumen.

4.- Un compresor alternativo funcionando de acuerdo a las siguientes caractersticas dimetro D/C = 0,2 x 0,25 relacin de espacio nocivo 0 = 8% la vlvula de escape se abre al 10% de la carrera su velocidad es de 300 rpm. Considerando que la compresin es isoentropica y la sustancia es aire que ingresa a 1 atm y 17CCalculara: a) rendimiento volumtrico b) b) el flujo de aire aspirado en m 3/5 medido en las condiciones de espiracin c) la potencia de compresin

5.- Un compresor de 4 etapas y doble efecto con relacin de espacio nocivo 0 = 7% aspira aire a razn de 15 kg/min la presin y temperatura del ingreso del aire es un 1 bar 25C el refrigerador intermedio vuelve a enfriar el aire hasta 28C la temperatura del aire a la salida del compresor de la primera etapa es 2 veces la temperatura de ingreso la presin de salida es 15 bar y la presin de descarga es 20 bar asuma que N = 360 rpm l/D = 2 n es el mismo para cada etapa C1= 1,004 KJ Kg/K se pidea) trazar el diagrama P V y T Sb) determinar el rendimiento volumtricoc) determinar la potencia del compresor para una eficiencia mecnica de 90%

6.- Un compresor de 2 etapas y doble efecto aspira 50 m 3/min de aire a 1 bar y 27C se comprime hasta la presin de 6 bar siendo la presin de refrigerador la optima por un efecto del clculo del inter enfriador el enfriamiento solo se efecta hasta la T = 47C el ndice del politropico es 1,3. Determinar la potencia de compresin.

7.- Un compresor de desplazamiento de 0,8 m3 cuyo volante gira a 600 rpm y rendimiento volumtrico de 30% comprime aire isoentropicamente desde 1 bar hasta 7 bar n = 1,4 determinar la potencia necesaria en KW si el proceso se efecta en 3 etapas con refrigeracin intermedia ideal cual es el porcentaje de ahora de potencia.

Ing. mecnica