Qué es Eficiencia de compresión ?

La fórmula para calcular la eficiencia de compresión incluye:

Eficiencia de compresión (η_c) = potencia teórica requerida / potencia indicada

Aquí tienes un desglose de los términos:

1. Poder teórico

Esta es la potencia que se requeriría en un proceso perfecto, sin fricción y termodinámicamente ideal. Los dos puntos teóricos comunes incluyen:

• Potencia isotérmica: La energía requerida si la temperatura del aire se mantenía constante durante toda la compresión. Es el ideal definitivo, requiere la mínima energía posible pero es prácticamente inalcanzable.
• Potencia adiabática o isentrópica: Esta es la energía necesaria si no se transmite calor hacia o desde el aire durante la compresión. Es un ideal más realista para compresores de acción rápida, pero requiere más potencia que la isotérmica. La potencia adiabática es el benchmark más utilizado para máquinas reales.

2. Potencia indicada

Esta potencia representa la potencia real transferida con éxito al aire, haciendo que su presión aumente. Se mide analizando la relación presión-volumen dentro de la cámara de compresión. Este valor tiene en cuenta pérdidas internas como la fricción del fluido, pero excluye la fricción mecánica externa y las pérdidas por motores.

No existe un único cálculo de potencia del compresor. Más bien, existe una cadena de cálculos de potencia que describe el flujo de energía desde la fuente de energía hacia el aire comprimido. Cada cálculo mide la potencia en diferentes etapas y tiene en cuenta las pérdidas.

1. Cálculo teórico de potencia

P_ad = (k/k-1) * P₁ * V̇₁ * [(_{P 2}/_{P 1}) (k-1)/k – 1]

Dónde:

• P_: Potencia adiabática
• K: Relación específica de calor del aire
• P₁: Presión absoluta de entrada
• P₂: Presión absoluta de descarga
• V̇₁: Caudal volumétrico en la entrada

2. Cálculo de potencia indicada

Potencia indicada = potencia adiabática / eficiencia adiabática

3. Cálculo de potencia del eje

Potencia del eje = potencia indicada + pérdidas mecánicas O

Potencia del eje = potencia indicada / eficiencia mecánica

4. Cálculo de potencia del motor

Potencia del motor = potencia del eje / (eficiencia del motor * eficiencia de accionamiento)

La compresión en el mundo real no es perfecta. Las pérdidas se producen debido a la fricción interna del aire, la turbulencia al fluir el aire y la fuga interna más allá de las puntas de los tornillos y los anillos del pistón.

Aunque suenan similares, estos dos términos miden factores diferentes. La eficiencia de compresión es una métrica interna específica que utilizan los ingenieros. Se centra en lo que ocurre dentro de la cámara de compresión y mide la eficacia con que un compresor realiza el trabajo de compresión en comparación con un ideal teórico perfecto. La eficiencia de compresión responde a la pregunta: “¿Qué tan bien realiza la máquina su función de comprimir el aire?”

En cambio, la eficiencia del compresor de aire se centra en la eficiencia global del sistema. Mide la cantidad total de energía eléctrica que consume el compresor para suministrar un volumen específico de aire a una presión objetivo. La eficiencia del compresor de aire tiene en cuenta todas las pérdidas externas e internas y responde a la pregunta: “¿Cuánto aire comprimido obtengo por la electricidad por la que pago?”

Cada diseño de compresor está diseñado para destacar en diferentes aplicaciones. Los compresores de aire de pistón alternativo buscan alcanzar presiones considerablemente altas de forma eficiente. Su eficiencia está vinculada al funcionamiento preciso de las válvulas de admisión y descarga. Los diseños modernos utilizan materiales y tecnología avanzada para asegurar que estas válvulas funcionen con pérdidas mínimas, maximizando el rendimiento en tareas de alta presión.

Los compresores de aire de tornillo rotatorio están diseñados para la fiabilidad industrial y un funcionamiento continuo y con ciclo de trabajo del 100%. Debido a que los espacios entre los rotores pueden afectar a la eficiencia de la unidad, los fabricantes diseñan espacios más ajustados para maximizar el flujo de aire de la energía utilizada.