Compresor de tornillo rotativo: Una guía completa

Al buscar el compresor de tornillo perfecto, es importante comprender cómo funciona y qué tipos hay, ya que existe una amplia gama de compresores de tornillo rotativo para cada aplicación. Este tipo de compresor irrumpió en la década de 1930, cuando surgió la necesidad de obtener grandes caudales de aire comprimido, estables, y en condiciones de presión variables. En este artículo, descubrirá todo sobre los compresores de aire de tornillo rotativo, cómo funcionan y por qué necesitaría uno.

• ¿Qué es un compresor de aire de tornillo rotativo?
• ¿Cómo funciona un compresor de tornillo rotativo?
• Ventajas y uso de los compresores de tornillo rotativo
• Compresores de tornillo lubricados y compresores de tornillo libres de aceite
• Compresores de velocidad fija y compresores de accionamiento de velocidad variable (VSD)

Las partes principales del compresor de tornillo son los rotores macho y hembra, que giran en direcciones opuestas. Esto aspira aire que se comprime a medida que disminuye el espacio entre los rotores y su alojamiento. Cada elemento de tornillo tiene una relación de presión incorporada fija que depende de su longitud, el paso del tornillo y la forma del puerto de descarga. Para lograr la máxima eficiencia, la relación de presión incorporada debe adaptarse a la presión de trabajo requerida.

En resumen, los beneficios más importantes de los compresores de aire de tornillo rotativo frente a otras tecnologías son:

• Eficiencia energética y fiabilidad.
• Pueden funcionar con una alta velocidad del eje y combinar un gran caudal con dimensiones compactas. 
• Los rodamientos se encargan de absorber la fuerza axial producida por la diferencia de presión entre la entrada y la salida de aire.
• Menos ruido y vibraciones, por lo que hay cero pérdida de capacidad con el tiempo.
• Funcionamiento continuo a temperaturas de hasta 46 grados C.
• Bajo arrastre de aceite (tan solo 3 ppm) en máquinas lubricadas con aceite.
• Esperanza de vida entre 60.000 – 80.000 horas.
• Por lo general, no están equipados con válvulas y no tienen fuerzas mecánicas que ocasionen desequilibrios.

Uno de los principales beneficios para los usuarios es la ausencia de un ciclo de trabajo. Un compresor de tornillo rotativo con inyección de aceite podría funcionar durante toda una jornada laboral y no sufrir efectos nocivos. De hecho, sería beneficioso. Esto es particularmente importante para la industria de fabricación, donde un compresor detenido afectará la producción y sectores donde la demanda de aire es difícil de predecir o controlar. A diferencia de los compresores de pistón, los compresores de tornillo rotativo no tienen válvulas u otras fuerzas mecánicas que puedan causar desequilibrio. Esto permite que un compresor de tornillo:

• Opere a altas velocidades
• Combine un gran caudal con pequeñas dimensiones exteriores

Otra diferencia significativa con la tecnología de pistón es que los compresores con inyección de aceite tienen tantos usos variados como industrias. Este tipo de compresor suele ser elegido por usuarios que necesitan grandes volúmenes de aire a media presión.

Existen dos tipos de compresores de aire de tornillo rotativo:

Los modernos compresores de tornillo exentos de aceite de alta velocidad tienen perfiles de tornillo asimétricos. Esto se traduce en una eficiencia energética significativamente mejorada, debido a la reducción de las fugas internas.

Los engranajes externos se utilizan con mayor frecuencia para sincronizar la posición de los rotores contrarrotantes. Como los rotores no entran en contacto entre sí ni con la carcasa del compresor, no se requiere lubricación dentro de la cámara de compresión. Por consiguiente, el aire comprimido está completamente exento de aceite.

La relación de presión incorporada está limitada por la diferencia de temperatura entre la entrada y la descarga. Esta es la razón por la que los compresores de tornillo exentos de aceite funcionan con frecuencia en varias etapas y con refrigeración intermedia para mayores presiones.

Una variante se denomina compresor inundado de aceite o compresor con inyección de aceite. Sin embargo, el nombre técnico es lubricado con aceite.

Los compresores de tornillo rotativo lubricados con aceite inyectan aceite en la cámara de compresión. Este aceite enfría y lubrica el elemento compresor, lo que ayuda a eliminar el calor y minimiza las fugas en la cámara de compresión.

Los elementos compresores de tornillo lubricados con aceite se pueden fabricar para relaciones de alta presión. Una etapa de compresión suele ser suficiente para una presión de hasta 14 e incluso 17 bares, aunque a costa de una eficiencia energética reducida.

En la tecnología de compresores de tornillo lubricados con aceite, el rotor macho impulsa al rotor hembra. Esta variante también se conoce como compresor inundado de aceite o compresor con inyección de aceite. El nombre técnico, sin embargo, es “lubricado con aceite''. Este tipo de compresores inyectan aceite en la cámara de compresión, enfriando y lubricando el elemento compresor. También ayuda a eliminar el calor del proceso de compresión y ayuda a minimizar las fugas en la cámara de compresión. Los elementos de compresores de tornillo lubricados con aceite se pueden fabricar para relaciones de alta presión, siendo suficiente una etapa de compresión para presiones de hasta 14 e incluso 17 bar, aunque a expensas de una menor eficiencia energética.

Un compresor de tornillo funciona con un rotor macho y otro hembra que giran en la dirección opuesta. Este movimiento aspira aire que se comprime a medida que disminuye el espacio entre los rotores y su carcasa. A continuación, el aire comprimido se desplaza hacia la salida.

Cada elemento de tornillo tiene una relación de presión fija integrada que depende de la longitud y del paso del tornillo, así como de la forma del puerto de descarga. Para lograr la máxima eficiencia, la relación de presión incorporada debe adaptarse a la presión de trabajo requerida. 

La velocidad de los rotores se optimiza a un nivel determinado para minimizar las pérdidas mecánicas (debido al calor a un régimen muy alto) y las pérdidas volumétricas (pérdidas de aire debido a una velocidad muy baja).

La diferencia básica entre las dos tecnologías se puede encontrar en el nombre:

• Los compresores de velocidad fija funcionan a una velocidad fija continua
• La tecnología de accionamiento de velocidad variable (VSD) hace girar el motor a la velocidad adecuada en relación con la cantidad de aire que se requiere.

Los compresores de velocidad fija son muy eficientes cuando funcionan continuamente al 100 % de su capacidad, pero la mayoría de las instalaciones no requieren esa cantidad de productividad. Antes de que el motor se detenga por completo, seguirá funcionando mientras no se produce aire, con el consiguiente desperdicio de energía y dinero.

Esta ineficacia y despilfarro suele darse en instalaciones que operan a varios turnos y experimentan fluctuaciones de la demanda a lo largo del día.

Los compresores VSD incrementan la velocidad del motor a medida que aumenta la necesidad de aire, suministrando así más caudal. Si la demanda disminuye, el motor se ralentizará automáticamente y solo utilizará la energía necesaria para proporcionar el caudal adecuado.

En días de producción lenta, interrupciones en el flujo de trabajo o en el segundo y tercer turno, la tecnología VSD resulta especialmente útil. Este tipo de compresor de aire ahorra electricidad y dinero en comparación con los modelos de velocidad fija.

Dado que el consumo de energía del aire comprimido representa más del 80 % de los costes de un compresor de aire, es importante elegir un equipo eficiente.

Una de las razones de la gran popularidad de los compresores rotativos es su versatilidad. Realmente existe el compresor rotativo adecuado para cada aplicación. Atlas Copco ofrece compresores de tornillo con tres tipos de accionamientos, cada uno con sus propias ventajas.

• Accionamiento por correa: estos compresores son muy robustos y fáciles de instalar y mantener. Además, tienen el menor coste de inversión inicial entre los compresores de tornillo rotativo. Esta combinación los convierte en una gran elección para las operaciones más pequeñas.
• Accionamiento por engranajes: un accionamiento por engranajes hace que los compresores sean más silenciosos. La inversión es mayor que la de un compresor de accionamiento por correa, pero también más eficiente energéticamente. Por lo tanto, si utiliza mucho el compresor, esta inversión se amortizará con el tiempo gracias al ahorro de energía.
• Accionamiento directo: es la tecnología óptima de los compresores rotativos. El innovador accionamiento directo ofrece una eficiencia y un rendimiento inigualables. De los tres tipos de compresores, son los que menos ruido generan. Los compresores de tornillo rotativo de accionamiento directo están disponibles en diferentes tipos: desde un diseño básico para los modelos más pequeños hasta los que incorporan la tecnología de accionamiento de velocidad variable ultraeficiente.

Si se trata de aplicaciones de trabajo pesado que se prolongan durante largos periodos de tiempo, como en una fábrica, planta industrial o taller, debería plantearse la posibilidad de cambiar a un compresor de aire de tornillo rotativo.

Ventajas de un compresor de tornillo en la industria:

• Están diseñados para funcionar de forma ininterrumpida.
• Pueden funcionar a mayores capacidades de flujo al tiempo que disipan el calor generado.
• Son relativamente menos ruidosos que los compresores de pistón.
• Se desgastan menos.
• Suelen necesitar menos espacio.
• Superan a los compresores de pistón en términos de eficiencia con unos 15 kW (20 CV).
• Descargan menos aceite y contaminantes con el aire comprimido.

• En un compresor de pistón, primero se encierra aire en un cilindro que, después, es comprimido reduciendo su volumen mediante el desplazamiento de un pistón. Por otro lado, en un compresor de tornillo la labor de compresión la realiza el elemento de tornillo rotativo, que está compuesto por dos rotores (uno macho y otro hembra).
• Cuando el compresor de tornillo se pone en marcha, el aire llega al elemento a través de la válvula de aspiración y llena el hueco entre ambos rotores. Pero el espacio entre los rotores disminuye progresivamente a medida que estos giran en direcciones opuestas. Dicho de otra manera: el volumen del aire disminuye gradualmente al atravesar los rotores, así que cuando llega a la lumbrera de descarga ya ha aumentado su presión, ya es aire comprimido.
• La relación de presiones en un compresor de tornillo es fija, esto quiere decir que la presión del aire comprimido que produce dependerá de la longitud del elemento, del paso del tornillo y de la lumbrera de descarga. La máxima eficiencia se alcanza cuando la relación de presiones del elemento coincide con la presión de trabajo requerida por una aplicación.

¿No está seguro de qué tipo de compresor de tornillo rotativo necesita? Póngase en contacto con los expertos de Atlas Copco para obtener asesoramiento personal y un presupuesto personalizado.

Al buscar el compresor perfecto, es importante comprender cómo funciona el compresor y qué tipos hay, ya que existe una amplia gama de compresores de tornillo rotativo para cada aplicación. Este tipo de compresor irrumpió en la década de 1930, cuando surgió la necesidad de obtener grandes caudales de aire comprimido, estables, y en condiciones de presión variables. En este artículo, descubrirá todo sobre los compresores de aire de tornillo rotativo, cómo funcionan y por qué necesitaría uno.

Cuando se busca el compresor perfecto, es importante comprender cómo funciona el compresor y qué tipos hay. En este artículo encontrará todo lo que necesita sobre los compresores de aire de tornillo rotativo, cómo funcionan y por qué los necesita.