INGENIERÍA MECÁNICA CURSO. DISEÑO APLICADO

UNIATLÁNTICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

CURSO. DISEÑO APLICADO.

PROFESOR. ING ANTONIO SALTARIN JIMÉNEZ

TAREA FINAL 1.

Fecha entrega. Sábado 28 de marzo. Grupos de trabajo definidos.

Si necesita asumir algo justifíquelo.

CASO 1. La figura 1 muestra el esquema de un compresor de aire de un cilindro. El diámetro del cilindro es de 3.5 in y el pistón pesa 1 libra y la carrera es de 4 pulgadas. Asuma que el centro de gravedad de la biela con peso de 2 libras está a 2/3 del ojo del pistón o embolo. La longitud de la biela es 3 veces la del radio de la manivela o cigüeñal. La presión máxima de diseño es de 200 psi. El cigüeñal pesa 5.5 libras incluyendo los contrapesos de balanceo. El exponente poli trópico para la compresión es de K = 1.15.

Figura 1.  Esquema de compresor de aire.

[pic 1]

La figura 2 presenta detalles del conjunto pistón – biela. El mecanismo base de este tipo de compresores es pistón- biela – manivela- bloque. El flujo de aire que este equipo entrega se específica en pies cúbicos por minuto o cfm por sus siglas en ingles.

Figura 2. Detalles del conjunto pistón – biela.

[pic 2]

Se pide.

• Explicar cómo funciona el compresor. Utilice una tabla, identifique cada componente y defina su función, Explicar cómo funciona el regulador de presión.
• Calcular el perfil de la fuerza debida a la presión del aire dentro del cilindro para una vuelta de la manivela. Utilice ecuación P*= c esto multiplicado por el área del pistón y Excel para generar la gráfica de este perfil.[pic 3]
• Calcular el perfil de la fuerza de inercia del pistón y parte de la biela para la misma vuelta anterior. Guía: expresar desplazamiento vertical del pistón Y (θ). La segunda derivada es la aceleración. Esto multiplicado por la masa alternando (pistón más parte de la biela) define este perfil.
• Utilice Excel para generar el perfil del par torsor que el compresor presenta al motor sin volante de inercia (esto sumando las dos fuerzas según gira la manivela y multiplicado por su brazo de palanca según la posición). Después defina un par torsor constante obtenido al aplicar un volante de inercia que usted debe calcular como un disco polea unido a la manivela. Divida la vuelta de la manivela en 12 partes de 30° y en cada posición diga valor de la fuerza total en la biela y su brazo de palanca. Con esto tiene 12 puntos de par torsor en función del ángulo de giro y genera el perfil del par torsor,
• Calcular cfm de este compresor. Si el tanque es cilíndrico de diámetro 40 cm y largo 80 cm ¿Cuánto tiempo toma llenarlo hasta 120 psi?
• Calcular potencia del motor propulsor si el cigüeñal del compresor gira a 1500 rpm y su eficiencia energética es 80 %.
• Calcular esfuerzos máximos y mínimos en la biela si su sección transversal es de 2.8 . Dibuje el perfil de esfuerzos variable.[pic 4]

CASO 2.

[pic 5]

SE PIDE.

• DESCRIPCION DE COMO FUNCIONA ESTE EQUIPO. ¿Cuál ES LA FUNCION DEL ACUMULADOR?
• DIAMETROY CARRERA DEL EMBOLO O PISTÓN DE LA BOMBA. Justifique sus valores.
• GEOMETRIA DEL DISCO DE LA LEVA.
• RPM DE GIRO DEL EJE DE LA LEVA. ¿necesita un volante de inercia?
• POTENCIA DEL MOTOR PROPULSOR SI LA EFICIENCIA ENERGETICA ES DE 60 %.

[pic 6]

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