- 13 May 2011, 15:41
#268749
Todos sabemos de la carrera que la potencia de un compresor es el producto del flujo másico por la diferencia de entalpías.
A la hora de establecer las curvas de trabajo de un compresor, se emplean varios modelos, que como recordaremos eran: el isentrópico, el isotérmico y el adiabático.
Para compresores de tornillo parece que el modelo que más se acerca es el isentrópico. Luego solo haría falta calcular la potencia real, que sería la isentrópica dividido entre el rendimiento isentrópico.
Todo muy bonito, pero...
Pongamos un caso. Yo tengo una entrada de aire a un compresor de este tipo de p1 = 1 bar y T1 = 293 K. Considero una relación de compresión de 7,5 (1 bar a la entrada y 7,5 a la salida). Puedo hallar la entalpía h1 y además s1 y pr1 (presión relativa) a T1 por las tablas termodínámicas. Entonces consigo pr2, dado que pr2 = pr1 · (p2/p1). Con esto, interpolando en tablas, hallo h2s. Suponiendo un rendimiento isentrópico, llego a saber h2 y también T2, con lo cual como sé el caudal volumétrico, también el flujo másico y ya lo tengo. Así sale una potencia en kW para el compresor.
Me resulta para el compresor en esas condiciones de entrada, 97,87 kW para la potencia con un flujo másico de 0,351 kg/s. La verdad se aproxima a los 110 kW nominales. Ahora bien, la presión está entre 7 y 9,5 bar, por lo que realmente debería de haber hallado la potencia nominal al máximo de presión. El caudal volumétrico lo he pasado de condiciones normales a reales.
Pero esto no vale porque si pongo T2 = T1 · (p2/p1)^[(k-1)/k], el valor de T2 se dispara según los cálculos hechos para un rendimiento isentrópico de 0,82 hasta 530,7 K, lo cual no sucede en un compresor, pues realmente alcanzará unos 80 ºC. Se toma k = 1,4 = cp/cv. ¿Cómo es que esto no cuadra? La entalpía está directamente relacionada con la temperatura...
¿Cómo puedo elaborar una ecuación que me llegue a dar la potencia real de un comrpesor de tornillo? El rendimiento real de un compresor está en torno al 5 % pues es lo único que se aprovecha en dar aire a la instalación. Ya el 78 % son pérdidas en calor. Lo malo de la ecuación empleada es que considera el compresor como adiabático (y existe transmisión de calor entre el medio) y con proceso reversible (y no lo es, pues aunque existan ciclos continuos, las irreversibilidades están ligadas a las pérdidas de calor, mecánicas, etc, y no son ciclos iguales), que son las características de proceso isentrópico.
¿Cómo se calcula el incremento desde la potencia nominal hasta la potencia en el eje? ¿Existe manera humana? Tengo el dato que para un compresor de 55 kW nominales, la potencia en el eje es de 65 (alrededor del 18 %) y solo eso.
Si tenemos un comp. de tornillo con variador de velocidad y ponemos un valor de consigna de presión menor (por ejemplo de 8 a 7,5 bar), ¿realmente existe ahorro? Está claro que el variador aparte de las vueltas, incide en el caudal, pero también he leído que mantiene la presión en un estrecho margen (entorno a +-0,1 bar). Si mantiene la presión me imagino que será sobre la presión que se ponga en consigna (en el caso del variador no habrá 2, la alta y la baja, sino una sola). Tan solo tengo una gráfica que relaciona ese ahorro pero no dispongo ni de ecuaciones ni de la fuente de donde se obtuvo.
He leído durante estos días mucha documentación al respecto y aunque he hallado una ecuación más sofisticada que evita el uso de tablas e incluso un forero anteriormente en otro hilo me dio información sobre esa ecuación, no veo la relación directa entre potencia-presión-caudal en un compresor de acuerdo a esa expresión de la potencia de ese ciclo termodinámico y no he visto ninguna fuente que aclare este tema.
Por ejemplo, en una bomba, la curva característica puede construirse sabiendo algunos datos con una proximidad a la realidad muy cercana. En este tema, no veo nada.
Si alguien sabe, por favor, agradecería que se me indicara o bien una referencia o una respuesta.
Muchísimas gracias.
A la hora de establecer las curvas de trabajo de un compresor, se emplean varios modelos, que como recordaremos eran: el isentrópico, el isotérmico y el adiabático.
Para compresores de tornillo parece que el modelo que más se acerca es el isentrópico. Luego solo haría falta calcular la potencia real, que sería la isentrópica dividido entre el rendimiento isentrópico.
Todo muy bonito, pero...
Pongamos un caso. Yo tengo una entrada de aire a un compresor de este tipo de p1 = 1 bar y T1 = 293 K. Considero una relación de compresión de 7,5 (1 bar a la entrada y 7,5 a la salida). Puedo hallar la entalpía h1 y además s1 y pr1 (presión relativa) a T1 por las tablas termodínámicas. Entonces consigo pr2, dado que pr2 = pr1 · (p2/p1). Con esto, interpolando en tablas, hallo h2s. Suponiendo un rendimiento isentrópico, llego a saber h2 y también T2, con lo cual como sé el caudal volumétrico, también el flujo másico y ya lo tengo. Así sale una potencia en kW para el compresor.Me resulta para el compresor en esas condiciones de entrada, 97,87 kW para la potencia con un flujo másico de 0,351 kg/s. La verdad se aproxima a los 110 kW nominales. Ahora bien, la presión está entre 7 y 9,5 bar, por lo que realmente debería de haber hallado la potencia nominal al máximo de presión. El caudal volumétrico lo he pasado de condiciones normales a reales.
Pero esto no vale porque si pongo T2 = T1 · (p2/p1)^[(k-1)/k], el valor de T2 se dispara según los cálculos hechos para un rendimiento isentrópico de 0,82 hasta 530,7 K, lo cual no sucede en un compresor, pues realmente alcanzará unos 80 ºC. Se toma k = 1,4 = cp/cv. ¿Cómo es que esto no cuadra? La entalpía está directamente relacionada con la temperatura...
¿Cómo puedo elaborar una ecuación que me llegue a dar la potencia real de un comrpesor de tornillo? El rendimiento real de un compresor está en torno al 5 % pues es lo único que se aprovecha en dar aire a la instalación. Ya el 78 % son pérdidas en calor. Lo malo de la ecuación empleada es que considera el compresor como adiabático (y existe transmisión de calor entre el medio) y con proceso reversible (y no lo es, pues aunque existan ciclos continuos, las irreversibilidades están ligadas a las pérdidas de calor, mecánicas, etc, y no son ciclos iguales), que son las características de proceso isentrópico.
¿Cómo se calcula el incremento desde la potencia nominal hasta la potencia en el eje? ¿Existe manera humana? Tengo el dato que para un compresor de 55 kW nominales, la potencia en el eje es de 65 (alrededor del 18 %) y solo eso.
Si tenemos un comp. de tornillo con variador de velocidad y ponemos un valor de consigna de presión menor (por ejemplo de 8 a 7,5 bar), ¿realmente existe ahorro? Está claro que el variador aparte de las vueltas, incide en el caudal, pero también he leído que mantiene la presión en un estrecho margen (entorno a +-0,1 bar). Si mantiene la presión me imagino que será sobre la presión que se ponga en consigna (en el caso del variador no habrá 2, la alta y la baja, sino una sola). Tan solo tengo una gráfica que relaciona ese ahorro pero no dispongo ni de ecuaciones ni de la fuente de donde se obtuvo.
He leído durante estos días mucha documentación al respecto y aunque he hallado una ecuación más sofisticada que evita el uso de tablas e incluso un forero anteriormente en otro hilo me dio información sobre esa ecuación, no veo la relación directa entre potencia-presión-caudal en un compresor de acuerdo a esa expresión de la potencia de ese ciclo termodinámico y no he visto ninguna fuente que aclare este tema.
Por ejemplo, en una bomba, la curva característica puede construirse sabiendo algunos datos con una proximidad a la realidad muy cercana. En este tema, no veo nada.
Si alguien sabe, por favor, agradecería que se me indicara o bien una referencia o una respuesta.
Muchísimas gracias.
Al principio te dijeron: F = m · a; luego llegaste a F = dp /dt. ¿Y qué es ésa F? Algo que se modifica con el tiempo.
"Fui pobre, mi nombre no importa, pero llegué a ser el príncipe de las matemáticas". Gauss.
"Fui pobre, mi nombre no importa, pero llegué a ser el príncipe de las matemáticas". Gauss.
.
