Fórmula para calcular el consumo eléctrico por metro cúbico de aire del compresor de aire

I. Idea central de cálculo

El consumo de energía eléctrica por metro cúbico de aire comprimido suele referirse a la energía eléctrica consumida para producir cada metro cúbico de aire comprimido. Al efectuar el cálculo, es preciso definir primero la referencia del caudal de descarga —por ejemplo, el caudal en condiciones de aire libre, el caudal en condiciones estándar o el caudal en condiciones de operación— y distinguir entre los valores nominales estimados y los valores reales de funcionamiento.

II. Fórmulas básicas de cálculo

Fórmula uno: se conoce la potencia de entrada y el desplazamiento.

Consumo de electricidad por metro cúbico de gas (kWh/ m³) = Potencia de entrada (kW) ÷ [60 × cilindrada (m³/min)]

Esta fórmula es válida cuando el caudal de escape se expresa en metros cúbicos por minuto. Si el caudal de escape se expresa en metros cúbicos por hora, basta con dividir la potencia de entrada entre el caudal de escape.

Fórmula dos: Potencia específica conocida

Consumo de electricidad por metro cúbico de gas (kWh/ m³) = Potencia específica (kW /(m³/min)）÷ 60

La potencia específica es la relación entre la potencia de entrada y la cilindrada; suele utilizarse para comparar la eficiencia energética de los compresores de aire. Cuanto menor es la potencia específica, generalmente menor es el consumo de energía por unidad de producción de aire.

Fórmula tres: según la cantidad de electricidad medida y la producción de gas

Consumo de electricidad por metro cúbico de gas (kWh/ m³) = Consumo total de electricidad en el período de estadística (kWh) ÷ Producción efectiva de gas en el período de estadística (m³)

Este método se aproxima más a los resultados reales de operación y resulta adecuado para la verificación del consumo energético, la comparación antes y después de las intervenciones de eficiencia energética o el reparto de costos en los talleres.

III. Efectos de la carga y el desplazamiento de carga

En la operación real, el compresor de aire no funciona siempre a plena carga. Los ciclos de carga‑descarga, la regulación por variador de frecuencia, las fugas en la red de tuberías y las fluctuaciones en el consumo de aire influyen todos sobre el consumo específico de energía. Si se calcula únicamente sobre la base del caudal nominal de descarga, es posible que se omitan las pérdidas en vacío.

• Etapa de carga: la producción de gas es elevada y el consumo específico de energía suele acercarse al nivel nominal.
• Etapa de vacío: el motor aún puede consumir energía eléctrica, pero la producción de gas es muy baja, lo que eleva el consumo específico de energía.
• Equipos auxiliares: secadores refrigerantes, filtros, sistemas de control, ventiladores de enfriamiento, etc.; si consumen energía de manera independiente, deberá determinarse, según el criterio estadístico aplicado, si se incluyen o no en el cálculo.

IV. Ejemplo de cálculo

El ejemplo se utiliza únicamente para ilustrar la fórmula y no representa el consumo real de energía de un equipo específico. Si la potencia de entrada es 22 kW, el volumen de escape real es 3.5 m³/min entonces, el consumo de electricidad por metro cúbico de gas es aproximadamente 22 ÷ [60 × 3,5] ≈ 0,105 kWh/ m³.

Si se conoce la potencia específica como 6.3 kW /(m³/min), entonces el consumo de electricidad por metro cúbico de gas es aproximadamente 6,3 ÷ 60 = 0,105 kWh/ m³.

V. Precauciones de uso

• Confirmar si el volumen de escape corresponde al caudal de aire libre o al volumen de aire comprimido, y estandarizar la presión, la temperatura y el diámetro de medición.
• Los datos del placa de identificación son adecuados para una estimación preliminar; para la verificación in situ, se recomienda utilizar las lecturas del medidor de electricidad y los datos del caudalímetro.
• El aumento de la presión de descarga suele incrementar el consumo de energía de compresión; durante los cálculos, debe registrarse la condición de presión correspondiente.
• En caso de utilizarse para la evaluación del ahorro energético, se recomienda realizar un cálculo separado del consumo eléctrico en carga, del consumo eléctrico en vacío y del consumo eléctrico de los equipos auxiliares.