Qué es Compresión adiabática ?

Aunque los compresores de aire no utilizan completamente la compresión adiabática, comprender el concepto es esencial para garantizar un funcionamiento fluido por varias razones:

• Eficiencia: Si todo el calor generado permanece en el aire caliente, obtendrás menor eficiencia, ya que el aire caliente es menos denso y contiene menos oxígeno por unidad de volumen.
• Refrigeración: El aire comprimido sube de temperatura, por lo que debe enfriarse usando intercoolers o aftercoolers. Estos sistemas ayudan a gestionar el calor para proteger los equipos y mejorar la eficiencia.
• Diseño: El conocimiento sobre los efectos de compresión adiabática puede ayudarte a elegir el tamaño y diseño adecuados para tu aplicación.

Aquí está la fórmula que representa la compresión adiabática:

PV^γ = k

En el contexto de los compresores de aire, las variables representan:

• P: La fuerza del aire ejerce por unidad de área dentro del compresor, también conocida como presión.
• V: El volumen del aire, o la cantidad de espacio que ocupa. Este valor disminuye durante la compresión.
• γ: El gamma representa la relación calorífica específica a presión constante respecto al calor específico a volumen constante. Normalmente, esta proporción es de 1,4 para aire seco.
• K: Esta variable es un valor constante para la masa de aire durante el proceso adiabático y no representa el intercambio de calor.

Esta fórmula describe cómo cambian la presión y el volumen cuando el aire sufre una compresión adiabática dentro de un compresor de aire. Los ingenieros pueden usar esta fórmula para estimar cómo cambian la presión y el volumen durante el funcionamiento del compresor, lo que ayuda en el diseño del sistema.

La compresión adiabática significa que el calor generado durante la compresión permanece en el aire, pero ¿por qué se calienta el aire cuando se comprime? Varios químicos y físicos determinaron que, a medida que disminuye el volumen, la presión aumenta. Esto significa que puedes aumentar la presión del aire forzando el aire a un espacio más pequeño. También descubrieron que se puede aumentar el volumen cuando sube la temperatura para mantener la misma presión.

Combinar estos dos descubrimientos muestra que cuando el aire se comprime, la temperatura y la presión aumentan a medida que disminuye el volumen. En otras palabras, forzar el aire a un espacio más pequeño hace que se caliente y se presurice de forma natural.

Existen varios tipos de compresión. La compresión isotérmica y adiabática describe condiciones ideales, mientras que la compresión politrópica representa condiciones del mundo real. Aquí tienes un resumen de la diferencia con más detalle:

• Compresión isotérmica: Este término describe la compresión con transferencia de calor. El aire se calienta durante el proceso de compresión, pero la compresión ocurre lo suficientemente lento como para que el calor tenga tiempo de escapar, por lo que el aire comprimido vuelve a su temperatura original.
• Compresión adiabática: Durante la compresión adiabática, la temperatura aumenta porque el calor generado permanece en el aire comprimido. En situaciones reales, algo de calor se escapa al aire, pero los compresores de pistón y tornillo son los que más se acercan a la compresión adiabática.
• Compresión politrópica: Este tipo de compresión tiene un intercambio de calor parcial y cubre todos los escenarios del mundo real. La temperatura del aire comprimido sube moderadamente, pero no tanto como durante la compresión adiabática.