Calculadora de energía del compresor

La calculadora de energía del compresor determina la cantidad de energía necesaria para comprimir un gas desde un estado inicial (presión y volumen de entrada) hasta un estado final (presión de descarga). Tiene en cuenta diferentes procesos de compresión, como el adiabático (sin calor (intercambio térmico) o isotérmico (temperatura constante). Esta herramienta es esencial en diversas industrias, incluidas la calefacción, ventilación y aire acondicionado, la fabricación y el procesamiento de gas, para optimizar el rendimiento del compresor y eficiencia energética.

¿Por qué es importante?

Los cálculos precisos de energía garantizan que los compresores estén diseñados y funcionen de manera eficiente, lo que reduce los costos de energía y mejora la confiabilidad del sistema. También ayuda a los ingenieros a evaluar la viabilidad de los sistemas de compresores para aplicaciones específicas.

Fórmula de la calculadora de energía del compresor

Compresión adiabática (sin intercambio de calor)

Para la compresión adiabática, la energía requerida se calcula como:

Variables:

• W: Trabajo hecho (Julios u otras unidades de energía).
• k: Índice adiabático (relación de calores específicos, Cₚ/Cᵥ, aproximadamente 1.4 para el aire).
• P₁:Presión de entrada (absoluta, en Pascales o unidades consistentes).
• V₁:Volumen de entrada (metros cúbicos o unidades consistentes).
• P₂: Presión de descarga (absoluta, en las mismas unidades que P₁).

Compresión isotérmica (temperatura constante)

Para la compresión isotérmica, la energía requerida es:

W = P₁ × V₁ × ln(P₂ / P₁)

Variables:

• En (P₂ / P₁):Logaritmo natural de la proporción de presión.

Pasos para calcular:

1. Determinar parámetros de entrada:
   • P₁: Presión absoluta de entrada. Si se indica la presión manométrica, conviértala sumando presión atmosférica (normalmente 101.3 kPa o 14.7 psi).
   • P₂: Presión absoluta de descarga.
   • V₁:Volumen de entrada del gas.
   • k:Índice adiabático, normalmente 1.4 para el aire, a menos que se especifique otro gas.
2. Elija el tipo de compresión:
   • Utilice la fórmula adiabática para una compresión rápida sin intercambio de calor.
   • Utilice la fórmula isotérmica para una compresión lenta con disipación de calor.
3. Valores sustitutos:
   • Sustituya los valores conocidos en la fórmula elegida para calcular la energía requerida.

Tabla precalculada para escenarios comunes

A continuación se muestra una tabla que muestra los requisitos de energía para la compresión del aire en condiciones típicas, asumiendo V₁ = 1 m³ y P₁ = 101.3 kPa (1 atm):

Tipo de compresión	Relación de compresión (P₂ / P₁)	Presión de descarga (P₂, kPa)	Energía (W, kJ)
Adiabático	2	202.6	91.5
Adiabático	3	303.9	149.2
Isotérmico	2	202.6	70.1
Isotérmico	3	303.9	101.5

Esta tabla proporciona una referencia rápida para escenarios de compresión típicos.

Ejemplo de calculadora de energía del compresor

Guión

Un compresor comprime aire desde una presión inicial de 101.3 kPa (1 atm) hasta una presión final de 303.9 kPa con un volumen de entrada de 1 metro cúbico. Calcule la energía necesaria para la compresión adiabática e isotérmica.

Cálculo paso a paso

Compresión adiabática:

1. Parámetros de entrada:
   • P₁ = 101.3 kPa = 101,300 Pa.
   • P₂ = 303.9 kPa = 303,900 Pa.
   • V₁ = 1m³.
   • k = 1.4 (para aire).
2. Aplicar la fórmula:
   W = (k / (k – 1)) × P₁ × V₁ × [(P₂ / P₁)^((k – 1) / k) – 1]
   W = (1.4 / (1.4 – 1)) × 101,300 × 1 × [(303,900 / 101,300)^((1.4 – 1) / 1.4) – 1]
   Ancho = 3.5 × 101,300 × [(3)^0.2857 – 1]
   Ancho ≈ 3.5 × 101,300 × (1.2314 – 1)
   W ≈ 3.5 × 101,300 × 0.2314 ≈ 82,045.35 J.

Compresión isotérmica:

1. Parámetros de entrada:
   • P₁ = 101,300 Pa.
   • P₂ = 303,900 Pa.
   • V₁ = 1m³.
2. Aplicar la fórmula:
   W = P₁ × V₁ × ln(P₂ / P₁)
   W = 101,300 × 1 × ln(303,900 / 101,300)
   W = 101,300 × ln(3) ≈ 101,300 × 1.0986 ≈ 111,251 J.

Preguntas frecuentes más comunes