Fórmula de cálculo da capacidade volumétrica do compressor de ar

Conceito básico de deslocamento do compressor de ar

A capacidade de deslocamento (volume de exaustão) do compressor de ar é um indicador técnico central para avaliar a capacidade operacional do equipamento. O cálculo e a avaliação precisos dessa capacidade revestem‑se de grande importância para a seleção do equipamento, a compatibilização do sistema e a análise da eficiência energética.

A capacidade de deslocamento dos compressores de ar geralmente é classificada emDeslocamento teóricoEVolume de escape efetivoA capacidade de deslocamento teórica corresponde ao volume de gás aspirado pelo compressor, em condições ideais, por unidade de tempo; já a capacidade de deslocamento real é o volume de gás, convertido para as condições de sucção, que o compressor efetivamente descarrega sob as condições reais de operação. Existe uma diferença entre os dois valores, determinada principalmente pela eficiência volumétrica do compressor.

Fórmula de cálculo da capacidade de deslocamento teórica

A capacidade de descarga teórica depende principalmente das dimensões geométricas do compressor e da sua velocidade de operação. Para os compressores de ar alternativos, a fórmula de cálculo da capacidade de descarga teórica é a seguinte:

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

• V_th: Volume de descarga teórico, em metros cúbicos por minuto (m³/min)
• D: Diâmetro interno do cilindro, em milímetros (mm)
• S: Curso do pistão, em milímetros (mm)
• n: Velocidade de rotação do eixo principal do compressor, em rotações por minuto (r/min)
• Z: Número de cilindros

No caso dos compressores de ar rotativos, a capacidade volumétrica teórica depende das dimensões geométricas da curva do rotor e da velocidade de rotação do rotor; a lógica de cálculo é semelhante, sendo sempre o produto do volume geométrico pela velocidade de rotação.

Fórmula de cálculo da capacidade de deslocamento real

Na operação real, devido a fatores como o volume de folga, as perdas por vazamento de gás, a resistência à sucção e o aquecimento do gás, a capacidade de descarga efetiva é necessariamente inferior à capacidade de descarga teórica. A fórmula para o cálculo da capacidade de descarga efetiva é:

V_atu = V_thr × λ

Entre eles,V_atoPara a capacidade de exaustão real (m³/min),λÉ o coeficiente de descarga (também denominado eficiência volumétrica). O coeficiente de descarga é um valor inferior a 1, geralmente determinado por meio de ensaios e fornecido pelo fabricante; em compressores de ar alternativos, esse coeficiente situa‑se entre 0,65 e 0,85, enquanto nos compressores de parafuso costuma ser superior a 0,90.

Principais fatores que influenciam a capacidade de deslocamento do compressor de ar

Compreender os fatores que influenciam a capacidade de deslocamento ajuda a manter o equipamento em pleno funcionamento durante a manutenção diária:

• Volume de folga: O gás de alta pressão remanescente no cilindro, quando o pistão atinge o ponto morto superior, expande-se antes da fase de admissão, ocupando parte do volume e reduzindo a quantidade de ar admitida.
• Perda por vazamento: O vazamento de gás nas folgas entre os anéis do pistão, as válvulas e o rotor provoca a perda de parte do gás já admitido ou comprimido.
• Resistência à inspiração e aquecimentoA resistência da válvula de admissão e o aquecimento das paredes do cilindro elevam a temperatura do ar admitido e reduzem sua densidade, o que, por sua vez, diminui a massa efetiva do ar admitido.
• Variação de velocidade de rotaçãoAs flutuações na velocidade de rotação do motor acionador afetam diretamente, de forma proporcional, a capacidade de descarga teórica.