Eficiencia isentrópica y potencia específica de los compresores

En esta nota vamos a hacer algunas aclaraciones sobre estos 2 términos para despejar dudas respecto de ambos.

Eficiencia isentrópica (EI)

La eficiencia isentrópica es una relación entre las energías real e ideal de un compresor de aire. Su valor está expresado en porcentual y cuando mayor es el porcentaje será más eficiente en transformar la energía eléctrica en aire comprimido.

Dado que no existe una compresión ideal debido a la coexistencia de pérdidas, que podemos enumerarlas: dentro del bloque compresor en los compresores a tornillos lubricados la potencia consumida en su eje incluye pérdidas internas tales como fricciones generadas por la película de aceite de refrigeración entre los rotores y la carcaza, en los compresores reciprocantes la fricción del aceite entre los aros y la camisa del pistón, los cambios de velocidad de las masas en movimiento durante la compresión, resistencia de caudal por pérdidas de presión en la entrada y salida del bloque compresor, pérdidas de caudal másico debido a los cambios de densidad del aire debido al calentamiento del aceite en los compresores lubricados y no lubricados.

También podemos mencionar como pérdidas, la eficiencia del tipo de control interno del compresor y el grado de eficiencia en los motores eléctricos de accionamiento y de ventilación, pérdidas de presión en el tanque separador aire-aceite, diferencial de presión de filtros separador y de aceite, los enfriadores de aire y aceite, tuberías, mangueras y accesorios de unión, pérdidas de caudal másico por cambios en la densidad del aire aspirado para la compresión al producirse su calentamiento dentro de la cabina del compresor.

La eficiencia isentrópica (EI) se puede calcular en los compresores de desplazamiento positivo por medio del consumo de energía, la relación de compresión entre la presión de entrada y salida y el caudal volumétrico de entrega y siempre debemos calcularlo a la presión de trabajo.
En los compresores de velocidad fija obtenemos un valor fijo de eficiencia isentrópica (EI), en cambio para los compresores de velocidad variable la eficiencia isentrópica (EI) será calculada del promedio operativo entre el 40% y el 100% de su capacidad de entrega volumétrica. Al ser calculada por debajo del 40% debemos utilizar tablas de potencia específica del fabricante a la presión de trabajo, debido a que los valores se alteran en mayor escala de la media calculada entre el 40% y el 100%.

Eficiencia isentrópica (EI)

La eficiencia isentrópica (EI) compara el rendimiento ideal de un compresor en base del consumo de energía ideal y real para la misma presión de entrada y salida, en otras palabras, la transformación de las energías eléctrica en potencial para el proceso de la compresión. Cuanto mayor sea la eficiencia isentrópica, será menor la potencia específica, referida a plena carga en una misma presión operativa.

La fórmula:

Potencia específica (Pesp)

También llamada energía específica, es la energía que proporciona el consumo de total de potencia consumida por cada unidad de caudal efectivo de aire entregado. Está representada en unidades de kilowatt por cada metro cúbico por minuto (kW/m3/min) o kilo Watt por cada cien pies cúbicos por minuto (kW/100 cfm) de aire comprimido.

La fórmula:

Potencia Específica de los compresores

La Potencia Específica (Pesp) es la relación entre el trabajo real y el caudal volumétrico real entregado por el compresor de aire comprimido. Es una relación estándar y debe estar vinculado a los protocolos de medición y debe comparase con la misma presión de diseño y es utilizada para calcular los costos específicos del aire comprimido cuando se conoce el caudal volumétrico y el tiempo operativo y su unidad está dada en valor moneda (Peso, Dólar Estadunidense, Euro, etc.) por cada metro cubico o pie cúbico de aire comprimido.

Conclusiones finales

La eficiencia isentrópica (EI) y la potencia específica (Pesp), permite realizar una mejor toma de decisión a la hora de mejorar la eficiencia energética o de futura expansión del sistema de aire comprimido.

Con la eficiencia isentrópica (EI) podremos realizar comparativas referida a la capacidad volumétrica de entrega y la presión operativa de los compresores de desplazamiento positivo analizados.

En resumen, la potencia específica (Pesp) proporciona la información necesaria para calcular el costo operativo en diferentes compresores de aire y la eficiencia isentrópica (EI) permite ver la eficiencia de la compresión.

Fotos fuente: Kaeser Kompressoren

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