Fórmula de cálculo da vazão de ar do compressor de ar

O que é a vazão de ar de um compressor de ar?

A vazão de ar de um compressor geralmente refere-se ao volume de gás aspirado ou descarregado pelo compressor por unidade de tempo. No âmbito da engenharia, as unidades mais comuns são m³/min, L/min Ou Nm³/min. Como o volume do gás varia com a pressão e a temperatura, ao comparar ou selecionar um equipamento é necessário definir previamente a pressão, a temperatura e as condições de referência correspondentes à vazão.

Estimativa do volume de descarga teórico com base nos parâmetros do cilindro

Compressor de ar alternativo de ação simples:A capacidade de deslocamento teórica pode ser aproximada por Q = π/4 × D² × S × n × z.

• D: Diâmetro do cilindro.
• S: Curso do pistão.
• n: velocidade de rotação ou número de ciclos por unidade de tempo.
• z: número de cilindros.

A capacidade de deslocamento real é geralmente inferior ao valor teórico, podendo ser expressa como:Volume de escape efetivo = Volume de escape teórico × Eficiência volumétricaA eficiência volumétrica é influenciada pelo volume de folga, pela resistência à sucção e à descarga, pelo estado das válvulas, pela temperatura e pelas perdas por vazamento.

Estimativa com base no tempo de enchimento do reservatório de gás

Estimativa do volume de exaustão em estado de sucção com base no tempo de enchimento do cilindro de armazenamento de gás disponível no local:Q ≈ V × (P2 – P1) / (t × P0).

• V: Volume do reservatório de gás.
• P1: Pressão absoluta no início do enchimento.
• P2: Pressão absoluta ao final da inflação.
• t: tempo de inflação.
• P0: Pressão atmosférica de referência ou pressão padrão no lado de aspiração.

Se o medidor indicar pressão manométrica, deve‑se primeiro efetuar a conversão para pressão absoluta. Durante os cálculos, convém também minimizar as perdas de carga, os vazamentos e as interferências decorrentes da operação em paralelo de múltiplos equipamentos.

Conversão entre a vazão real e a vazão em condições padrão

Quando for necessário converter a vazão em condições reais para a vazão em condições padrão, pode‑se recorrer à relação dos gases ideais:QN ≈ Q × (P / PN) × (TN / T).

• P: Vazão volumétrica em condições de operação reais.
• QN: Vazão volumétrica em condição padrão.
• P: Pressão absoluta real.
• PN: Pressão em estado padrão.
• T: temperatura termodinâmica absoluta.
• TN: Temperatura termodinâmica em estado padrão.

As definições de estado padrão podem variar entre os setores; ao realizar cálculos, deve‑se manter o mesmo referencial para evitar a mistura direta de diferentes bases.

Calcular a vazão de gás necessária com base no equipamento de consumo de gás

Na seleção de equipamentos, costuma-se utilizar o método da soma do consumo de ar:Vazão de ar necessária ≈ Σ consumo de ar de cada equipamento × coeficiente de simultaneidade × fator de reserva.

• Consumo de ar por unidade de equipamento: considerar os dados técnicos do equipamento ou os valores medidos na prática.
• Coeficiente de utilização simultânea: determinado em função de os equipamentos operarem ou não em simultâneo.
• Fator de margem: considera as perdas, a expansão futura e as variações das condições de operação.

Considerações sobre cálculos

• A leitura do manômetro costuma ser em pressão relativa; ao calcular as variações de volume dos gases, deve‑se utilizar a pressão absoluta.
• O aumento da temperatura faz com que o volume de um gás, mantida a mesma massa, aumente; na conversão, é necessário adotar uma referência unificada para a temperatura.
• Em altitudes elevadas, a pressão de aspiração é mais baixa, o que afeta a capacidade de deslocamento efetiva e a taxa de compressão.
• Vazamentos nas tubulações, resistência do elemento filtrante e desgaste das válvulas podem todos provocar a redução da vazão disponível.
• Se for utilizado para a seleção de equipamentos, deve‑se manter uma margem adequada, mas evite sobredimensionar, a fim de não aumentar o consumo de energia.