Obtención de los parámetros característicos y del diagrama del indicador de un compresor alternativo montado en un banco de ensayos

Pascual Jiménez, Rubén (2019). Obtención de los parámetros característicos y del diagrama del indicador de un compresor alternativo montado en un banco de ensayos. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Obtención de los parámetros característicos y del diagrama del indicador de un compresor alternativo montado en un banco de ensayos
Author/s:
  • Pascual Jiménez, Rubén
Contributor/s:
  • Burón Caballero, Jose Manuel
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: February 2019
Subjects:
Freetext Keywords: compresor alternativo, transductor, diagrama el indicador, rendimiento volumétrico, Arduino, comunicación serial, Labview
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Un compresor es una máquina de fluido, térmica y generadora, que está diseñada y construida especialmente para aumentar la presión del fluido que lo atraviesa. Esto se consigue mediante la variación exergética que sufre el fluido que lo recorre, obteniéndose de manera usual mediante el empleo de un eje que gira debido a un motor eléctrico al que se encuentra conectado y que arrastra al compresor. Por ello se trata de una máquina generadora, pues necesita del aporte de un trabajo exterior para cumplir su cometido. El compresor es una máquina que actualmente tiene multitud de posibles usos en la sociedad tanto a nivel usuario como a nivel industrial. Se utiliza para aplicaciones básicas tales como rociar barniz, inflar los neumáticos de los vehículos y realizar tareas de limpieza, además de para otras actividades específicas en las que se requiere de una gran precisión como accionar herramientas neumáticas, el ensamblaje de los aviones y la producción de los envases de plástico. Su uso es tan amplio debido a que es una forma sencilla y económica de almacenamiento y transformación de energía. Será por ello de vital importancia para un Ingeniero Industrial en la actualidad comprender el funcionamiento interno de esta máquina, así como ser capaz de analizar su comportamiento, dado que se trata de una máquina que se encuentra presente en la gran mayoría de las instalaciones industriales. En el desarrollo de este trabajo de fin de grado se cuenta con un compresor de aire volumétrico alternativo montado en un banco de ensayos, el cual se encuentra instalado en una sala perteneciente al Laboratorio de Motores Térmicos de la ETSII. Este compresor cuenta con una serie de especificaciones que se detallan posteriormente. En el banco de ensayos se encontrarán instalados los transductores necesarios que no se hallaban anteriormente en el mismo, y que permiten la obtención de todos los parámetros característicos del comportamiento del compresor. Los transductores, instalados en el banco de ensayos, medirán el valor de una variable mediante la emisión de una señal eléctrica de menor o mayor magnitud en función del valor real de la variable a medir. Estos transductores emiten una señal de voltaje entre sus bornes, la cual ha de ser transformada mediante las ecuaciones dadas por el fabricante para así lograr el valor real de la variable buscada. Además, para el caso de la señal emitida por los transductores que permiten la obtención de la presión en cámara instantánea y del par, se ha acondicionado la señal emitida por los mismos adaptándola al rango de voltios con el que trabajan los microcontroladores Arduino [0-5] voltios. Previamente al montaje del circuito electrónico completo, se ha comprobado el correcto funcionamiento de los transductores utilizados y se ha realizado la calibración de los mismos haciendo uso de elementos como la columna de agua (para los sensores de presión en cámara y presión diferencial), y los pesos para calibrar la célula de carga. Como ya se ha mencionado, los datos serán recogidos por dos microcontroladores Arduino, que se emplearán como dos tarjetas de adquisición de datos. El uso de una tarjeta de adquisición de datos se descartó debido a su alto coste, impidiendo el desarrollo del actual proyecto. En los microcontroladores se almacenará el valor de los parámetros de interés del compresor y se calculará aquellos parámetros que puedan obtenerse mediante las variables medidas, como el del gasto másico (a través del valor de la presión diferencial), del rendimiento volumétrico y del trabajo consumido por el compresor en un ciclo. Para la visualización de las variables calculadas se ha optado por hacer uso del software Labview, cuyo empleo se recomienda en proyectos ingenieriles. La razón por la que se selecciona inicialmente Labview frente a programas como Matlab o Excel es por su mayor sencillez a la hora de ser manejado por usuarios que no tengan grandes conocimientos de programación. Para la transmisión de datos desde los microcontroladores al programa implementado en Labview se ha instalado el paquete NI-VISA, el cual permite la comunicación mencionada a través de los puertos seriales del ordenador, el cual se encuentra instalado en el banco de ensayos. Los datos se transmiten como una única cadena de caracteres que el Labview se encargará de fragmentar para mostrar el valor real instantáneo de los parámetros característicos del compresor. Mediante el programa de Labview se han obtenido los diagramas del indicador y P-α del compresor, los cuales se grafican a partir de valores medios que se renuevan cada treinta ciclos, número que se puede modificar a gusto del usuario. Finalmente, se han soldado todos los componentes electrónicos en una placa de baquelita para evitar posibles desconexiones del cableado, así como de los transductores y de los amplificadores de señal.

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Item ID: 54098
DC Identifier: http://oa.upm.es/54098/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54098
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 26 Feb 2019 07:49
Last Modified: 25 Apr 2019 22:30
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