Componentes del Compresor de Tornillo
Un compresor de tornillo lubricado es un sistema integrado con múltiples componentes que trabajan juntos. Entender cada uno es esencial para el mantenimiento y diagnóstico.
Diagrama del Sistema
Aire comprimido
↑
┌─────────────────────────────────────────────────────────┴───────────┐
│ │
│ ┌─────────┐ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐ ┌─────────┐ │
│ │ Filtro │───→│ Unidad │───→│ Separador │───→│ Válvula │ │
│ │Admisión │ │ de Tornillo │ │ de Aceite │ │ Mín P │ │
│ └─────────┘ └──────┬──────┘ └──────┬───────┘ └─────────┘ │
│ ↑ │ │ │
│ │ │ ┌──────────────┘ │
│ │ │ ↓ │
│ │ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ └─→│ Tanque │───→│ Enfriador │ │
│ Aire │ │ de Aceite │ │ de Aceite │ │
│ Ambiente └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ │
│ │ │ │
│ └───────┬───────────┘ │
│ ↓ │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ Filtro │ │
│ │ de Aceite │ │
│ └──────┬──────┘ │
│ │ │
│ └──→ Inyección a rotores │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Componentes de Admisión
Filtro de Admisión (Inlet Filter)
El filtro de admisión es la primera línea de defensa contra contaminantes atmosféricos.
Función:
- Retener partículas del aire ambiente
- Proteger los rotores de desgaste abrasivo
- Mantener la eficiencia del compresor
Especificaciones típicas:
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Eficiencia | 99.9% @ 3 µm |
| Caída de presión (nuevo) | 10-25 mbar |
| Caída de presión (cambio) | 50-75 mbar |
| Intervalo de cambio | 2,000-4,000 horas |
Filtro Sucio = Pérdida de Eficiencia
Por cada 25 mbar de restricción adicional, el consumo energético aumenta ~1%. Un filtro tapado puede costar más en energía que filtros nuevos.
Válvula de Admisión (Inlet Valve)
Controla el flujo de aire hacia la unidad de tornillo.
Tipos:
| Tipo | Funcionamiento | Aplicación |
|---|---|---|
| Mariposa | Abre/cierra flujo | Carga/descarga simple |
| Modulante | Regula flujo 0-100% | Control de capacidad |
| Proporcional | Control preciso | Sistemas de modulación |
Estados de operación:
- Carga: Válvula abierta, comprimiendo aire
- Descarga: Válvula cerrada, recirculando
Unidad de Tornillo (Airend)
El airend es el corazón del compresor - donde ocurre la compresión real.
Componentes del Airend
┌────────────────────────────────┐
│ CARCASA │
│ ┌──────────────────────────┐ │
│ │ Rotor Macho │ │
│ │ (4-5 lóbulos) │ │
│ └──────────────────────────┘ │
│ ┌──────────────────────────┐ │
│ │ Rotor Hembra │ │
│ │ (6-7 valles) │ │
│ └──────────────────────────┘ │
│ │
│ ◯ Rodamientos radiales │
│ ◯ Rodamientos axiales │
│ ◯ Sellos de eje │
└────────────────────────────────┘
Rotores
- Rotor macho: Típicamente 4-5 lóbulos, transmite la potencia
- Rotor hembra: Típicamente 6-7 valles, gira por contacto con macho
- Relación de velocidad: Determinada por número de lóbulos (ej: 4/6 = macho gira 50% más rápido)
Perfil de los rotores
| Perfil | Características |
|---|---|
| Simétrico | Diseño original, menor eficiencia |
| Asimétrico | Mayor eficiencia, menos fugas |
| Sigma | Patentado, alta eficiencia |
| Perfil "i" | Optimizado para oil-free |
Rodamientos
- Radiales: Soportan cargas perpendiculares al eje
- Axiales (de empuje): Soportan fuerzas de compresión
- Vida típica: 40,000-100,000 horas
Relación de Compresión Interna
La geometría del airend determina la RC interna:
| RC Interna | Presión óptima | Aplicación |
|---|---|---|
| 3.0-4.0 | 5-7 bar | Baja presión |
| 4.0-5.0 | 7-10 bar | Industrial estándar |
| 5.0-6.0 | 10-13 bar | Alta presión |
Sistema de Aceite
Tanque Separador (Oil Vessel)
El tanque separador cumple múltiples funciones:
- Separación primaria: Por gravedad y cambio de dirección
- Reservorio de aceite: Almacena el aceite del sistema
- Desgasificación: Libera aire disuelto en el aceite
Proceso de separación:
Mezcla aire/aceite
↓
┌─────────────┐
│ Impacto │ ← El flujo golpea deflectores
│ contra │
│ paredes │
└──────┬──────┘
↓
┌─────────────┐
│ Reducción │ ← La velocidad baja
│ de │
│ velocidad │
└──────┬──────┘
↓
┌─────────────┐
│ Gravedad │ ← El aceite (más pesado) cae
└──────┬──────┘
↓
┌─────────────┐
│ Elemento │ ← Separación fina final
│ Separador │
└─────────────┘
Elemento Separador (Separator Element)
El elemento separador es crítico para la calidad del aire:
Función:
- Separar las últimas gotas de aceite del aire
- Reducir arrastre de aceite a <3 ppm (nuevo)
Construcción:
- Medio filtrante de fibra de vidrio o sintético
- Capas de coalescencia progresiva
- Drenaje interno hacia el tanque
Especificaciones:
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Arrastre de aceite (nuevo) | <3 ppm |
| Arrastre de aceite (saturado) | >10 ppm |
| Caída de presión (nuevo) | 0.2-0.3 bar |
| Caída de presión (cambio) | 0.8-1.0 bar |
| Intervalo de cambio | 4,000-8,000 horas |
Separador Saturado
Un separador saturado causa:
- Arrastre excesivo de aceite al sistema
- Alta caída de presión (pérdida de eficiencia)
- Contaminación de equipos downstream
- Posible daño a secadores y filtros
Enfriador de Aceite (Oil Cooler)
Mantiene el aceite a temperatura óptima de operación.
Tipos:
| Tipo | Medio de enfriamiento | Aplicación |
|---|---|---|
| Aire-aceite | Aire ambiente | Más común |
| Agua-aceite | Agua de torre/chiller | Alta capacidad |
Temperatura objetivo:
- Inyección: 50-60°C (120-140°F)
- Descarga del airend: 80-100°C (176-212°F)
Punto de Rocío del Aceite
Si el aceite está demasiado frío (<40°C), el agua del aire comprimido puede condensar en el aceite, causando:
- Degradación del aceite
- Corrosión interna
- Formación de lodos
Filtro de Aceite (Oil Filter)
Función:
- Retener partículas del aceite
- Proteger el airend de desgaste
- Mantener propiedades del aceite
Especificaciones:
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Eficiencia | 99% @ 10 µm |
| Caída de presión (nuevo) | 0.1-0.2 bar |
| Intervalo de cambio | 4,000-8,000 horas |
Válvula Termostática (Thermal Valve)
Controla la temperatura del aceite mezclando aceite caliente y frío:
┌─────────────┐
Aceite ────→│ Válvula │←──── Aceite del
caliente │ Termostática│ enfriador (frío)
└──────┬──────┘
│
↓
Aceite a temperatura
óptima → Inyección
Funcionamiento:
- Frío: Bypass del enfriador (calentamiento rápido)
- Caliente: Flujo a través del enfriador
- Transición: Mezcla proporcional
Componentes de Descarga
Válvula de Presión Mínima (Minimum Pressure Valve)
Funciones críticas:
-
Mantiene presión mínima (~4 bar) para:
- Circulación de aceite
- Separación efectiva
- Operación del sistema de control
-
Check valve: Evita retorno de aire del sistema
Especificaciones:
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Presión de apertura | 3.5-4.5 bar |
| Presión de cierre | 3.0-4.0 bar |
Aftercooler (Enfriador Final)
Enfría el aire comprimido antes de entrar al sistema.
Beneficios:
- Reduce temperatura del aire (de 80-100°C a 10-15°C sobre ambiente)
- Condensa agua (hasta 70% del contenido de humedad)
- Protege equipos downstream
Sistema de Control
Controlador
El cerebro del compresor, gestiona:
- Arranque/paro del motor
- Transiciones carga/descarga
- Monitoreo de parámetros
- Alarmas y paros de seguridad
- Comunicación (Modbus, etc.)
Sensores Principales
| Sensor | Función | Alarma típica |
|---|---|---|
| Temperatura de descarga | Protección térmica | >105°C |
| Presión de descarga | Control de capacidad | >10 bar |
| Presión de aceite | Lubricación | <1.5 bar |
| Nivel de aceite | Reserva mínima | Bajo nivel |
| Temperatura de aceite | Viscosidad | >90°C |
Transductores vs. Presostatos
| Dispositivo | Salida | Precisión | Uso |
|---|---|---|---|
| Presostato | On/Off | ±0.2 bar | Control básico |
| Transductor | 4-20 mA | ±0.1% | Control preciso |