Relación entre la velocidad de rotación y la capacidad de producción de aire del compresor de aire

Relación básica entre la velocidad de rotación y la producción de gas

La capacidad de producción de aire de un compresor suele referirse a la cantidad de aire comprimido que se entrega por unidad de tiempo y está estrechamente relacionada con conceptos como el caudal de descarga y el caudal volumétrico. En la mayoría de los compresores de desplazamiento positivo, un aumento de la velocidad de rotación implica una mayor frecuencia de movimiento del pistón, del rotor o de la cámara de compresión; en consecuencia, se realizan más ciclos de aspiración, compresión y expulsión por unidad de tiempo, lo que generalmente hace que la capacidad de producción teórica aumente.

Sin embargo, la velocidad de rotación no es el único factor determinante. La producción real de gas también se ve afectada por la estanqueidad de la cámara de compresión, la resistencia a la entrada de aire, la presión de descarga, la temperatura, el estado de lubricación y el sistema de control; por ello, no es posible equiparar de manera simplista la alta o baja velocidad de rotación con la capacidad final de suministro de aire.

Diferencia entre el caudal teórico y el caudal real

• Eficiencia volumétrica:Las fugas internas en la cámara de compresión, así como las holguras de las válvulas o del rotor, provocan un retorno parcial del gas, lo que hace que el caudal real sea inferior al valor teórico.
• Condiciones de entrada de aire:La temperatura y la humedad del aire de admisión, así como la resistencia al filtrado y el entorno de instalación, influyen en la densidad del aire aspirado, lo que a su vez modifica el rendimiento real de generación de gas.
• Presión de escape:Cuanto mayor sea la demanda de presión en el punto de uso, mayor será el consumo de energía necesario durante el proceso de compresión, y también resultarán más evidentes los efectos de las fugas y del aumento de temperatura.
• Temperatura de funcionamiento:Una temperatura excesivamente alta puede reducir la eficacia de la lubricación y del sellado, lo que a su vez afecta la eficiencia volumétrica y la estabilidad.

Características de la respuesta de velocidad de diferentes modelos de motores

• Compresor de aire de pistón:El aumento de la velocidad de rotación suele incrementar el número de ciclos alternativos, pero la respuesta de las válvulas, la inercia, las vibraciones y el calentamiento limitan una velocidad excesivamente alta.
• Compresor de aire de tornillo:La relación entre la velocidad de rotación del rotor y el volumen de descarga es relativamente directa, pero la geometría de la línea perfilada, la relación de capacidad interna, la refrigeración por inyección de aceite y el diseño de los juegos también influyen en la potencia real desarrollada.
• Compresor de aire centrífugo:La relación entre la producción de gas y la velocidad de rotación del impulsor, la curva de presión y la resistencia de la red de tuberías es más compleja; además, conviene prestar atención a los límites operativos como el sobrecalentamiento y el bloqueo.

Impacto de la regulación de velocidad por variador de frecuencia sobre la producción de gas

El compresor de aire de velocidad variable ajusta la demanda de aire mediante el cambio de la velocidad del motor. En aplicaciones con fluctuaciones importantes en el consumo de aire, reducir la velocidad permite disminuir las pérdidas energéticas asociadas al funcionamiento en vacío o a los frecuentes ciclos de carga y descarga; cuando aumenta la demanda de aire, incrementar la velocidad mejora la capacidad de suministro. Cabe señalar que el rango de regulación de la velocidad debe evaluarse de manera integral, teniendo en cuenta la capacidad del equipo principal, las condiciones de refrigeración, la estabilidad de la presión y las necesidades de la red de tuberías.

Recomendaciones de selección y operación

• Atención al caudal y a la presión de descarga en condiciones nominales, en lugar de limitarse a los parámetros de velocidad de giro.
• Teniendo en cuenta el pico de consumo de gas, el caudal continuo de gas y la pérdida de presión en la red de tuberías, se debe reservar un margen razonable.
• El mantenimiento periódico del filtro de entrada de aire, del sistema de lubricación, del sistema de refrigeración y de los componentes de estanqueidad contribuye a mantener la eficiencia volumétrica.
• Si se adopta un sistema de variación de frecuencia o de regulación de velocidad, es necesario verificar la estabilidad del enfriamiento, la lubricación y la presión durante el funcionamiento a baja velocidad.