Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
primido. Debido a la apertura y el cierre frecuentes de las líneas de aire comprimido
en estos puntos, los empaques se desgastan con rapidez y necesitan
ser reemplazados periódicamente.
Hay muchas maneras de detectar fugas de aire en un sistema de aire comprimido,
y quizá la más sencilla de descubrir una grande es escucharla. La alta
velocidad del escape de aire en la línea produce un sonido de siseo que es difícil
ignorar excepto en ambientes con altos niveles de ruido. Otra forma de detectar
fugas, especialmente pequeñas, es probar el área sospechosa con jabonadura y
buscar que se produzcan burbujas de jabón. Obviamente, este método no es práctico
para un sistema grande con muchas conexiones. Una manera moderna de
verificar fugas de aire es usar un detector acústico de fugas que consiste en un
micrófono direccional, amplificadores, filtros de audio e indicadores digitales.
Un modo práctico de cuantificar la totalidad de las fugas en una instalación
de producción es dirigir una prueba de caída de presión. Esto se lleva a cabo
deteniendo todas las operaciones que usan aire comprimido y cerrando los
compresores y válvulas de presión que alivian la presión automáticamente, si
acaso el compresor cuenta con una. Así, cualquier fuga de presión en las líneas
de aire comprimido se deberá a los efectos acumulativos de fugas de aire. La
caída de la presión en el sistema se nota con el tiempo y la prueba continúa
hasta que la presión caiga en una cantidad que puede medirse con precisión,
normalmente 0.5 atm. Se mide el tiempo que esto toma y se registra la caída
de presión como una función de tiempo. Se calcula entonces el volumen total
del sistema de aire comprimido, incluidos los recipientes de aire comprimido,
cabezales, acumuladores y las líneas primarias de aire comprimido. Ignorar las
líneas pequeñas hará más fácil el trabajo y arrojará un resultado más conservador.
La tasa de fuga de aire se puede determinar utilizando la ecuación de
estado de gas ideal.
La cantidad de energía mecánica desperdiciada al escapar una unidad de
masa a través de las fugas de aire es equivalente a la cantidad real de energía
que se requiere para comprimirlo, lo cual se determina de la ecuación 7-57,
modificada como (Fig. 7-74)
w comp,entrada w reversible,comp,entrada
h comp
nRT 1
h comp 1n 12
ca P 1n12>n
2
b 1 d (7-89)
P 1
donde n es el exponente politrópico de compresión (n 1.4 cuando la compresión
es isentrópica y 1 n 1.4 cuando hay interenfriamiento) y h comp es la eficiencia
del compresor, cuyo valor normalmente está entre 0.7 y 0.9.
Con la utilización de la teoría de flujo compresible (véase Cap. 17),
puede mostrarse que siempre que la presión de la línea esté por encima de
2 atm, lo cual normalmente es el caso, la velocidad del aire en el sitio de la
FIGURA 7-74
La energía desperdiciada, como los
escapes de aire comprimido a través de
las fugas, es equivalente a la energía
requerida para comprimirlo.
Motor
120 kW
Entrada de aire
1 atm
m
Compresor
de aire
Fuga de aire (20%)
0.2 m
24 kW