Fórmula de cálculo de la capacidad de desplazamiento del compresor de aire

Concepto básico de la capacidad de desplazamiento del compresor de aire

La cilindrada (caudal de descarga) del compresor de aire es el indicador técnico fundamental para evaluar la capacidad operativa del equipo. Calcular y evaluar con precisión la cilindrada resulta de gran importancia para la selección del equipo, la compatibilidad del sistema y el análisis de la eficiencia energética.

La capacidad de desplazamiento de los compresores de aire suele clasificarse enDesplazamiento teóricoYCapacidad de desplazamiento realLa cilindrada teórica se refiere al volumen de gas que el compresor aspira por unidad de tiempo en condiciones ideales; en cambio, la capacidad de descarga real corresponde al volumen de gas, convertido a las condiciones de aspiración, que el compresor expulsa bajo las condiciones reales de funcionamiento. Entre ambas existe una diferencia, determinada principalmente por la eficiencia volumétrica del compresor.

Fórmula de cálculo del desplazamiento teórico

El volumen de descarga teórico depende principalmente de las dimensiones geométricas del compresor y de su velocidad de funcionamiento. Para los compresores de aire alternativos, la fórmula para calcular el volumen de descarga teórico es la siguiente:

V_th = (π / 4) × D² × S × n × Z × 10⁻⁶

• V_th: Volumen de descarga teórico, expresado en metros cúbicos por minuto (m³/min)
• D: Diámetro interior del cilindro, en milímetros (mm)
• S: Carrera del pistón, en milímetros (mm)
• n: Velocidad de giro del eje principal del compresor, expresada en revoluciones por minuto (r/min)
• Z: Número de cilindros

En el caso de los compresores de aire rotativos, la capacidad de desplazamiento teórica depende de las dimensiones geométricas de la trayectoria del rotor y de su velocidad de giro; la lógica de cálculo es similar, ya que se trata del producto del volumen geométrico por la velocidad de giro.

Fórmula de cálculo del volumen de escape real

En la operación real, debido a factores como el volumen de holgura, las fugas de gas, la resistencia a la aspiración y el calentamiento del gas, el caudal de descarga real es necesariamente inferior al caudal de descarga teórico. La fórmula para calcular el caudal de descarga real es:

V_act = V_th × λ

Entre ellos,V_actPara el volumen de escape real (m³/min),λEl coeficiente de descarga (también denominado eficiencia volumétrica) es un valor inferior a 1, que suele determinarse experimentalmente por el fabricante y se proporciona como dato. En general, en los compresores de aire alternativos este coeficiente oscila entre 0,65 y 0,85, mientras que en los compresores de tornillo suele ser superior a 0,90.

Factores principales que influyen en la capacidad de desplazamiento del compresor de aire

Comprender los factores que influyen en la cilindrada ayuda a mantener el equipo en un funcionamiento eficiente durante el mantenimiento cotidiano:

• Volumen de holgura: El gas a alta presión que queda en el cilindro cuando el pistón alcanza el punto muerto superior se expande antes de la admisión, ocupando parte del volumen y reduciendo la cantidad de aire aspirado.
• Pérdida por fugasLa fuga de gas en los anillos del pistón, las válvulas y los entrehierros del rotor provoca la pérdida de una parte del gas ya aspirado o comprimido.
• Resistencia a la inhalación y calefacciónLa resistencia de la válvula de admisión y el calentamiento de las paredes del cilindro elevan la temperatura del gas aspirado y reducen su densidad, lo que disminuye la masa real de gas admitida.
• Variación de la velocidad de rotaciónLas fluctuaciones de la velocidad de rotación del motor impulsor afectan directamente, de manera proporcional, el caudal de descarga teórico.