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Compresores Lubricados (Inyección de Aceite)

Los compresores de tornillo lubricados, también llamados "oil-injected" o "oil-flooded", son el tipo más común en aplicaciones industriales.

Principio de Inyección de Aceite​

El aceite se inyecta directamente en la cámara de compresión, mezclándose con el aire durante todo el proceso.

        SUCCIÓN                    DESCARGA
↓ ↓
┌──────────────────────────────────────┐
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ ░░ Aire + Aceite mezclados ░░ │
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │
└──────────────────────────────────────┘
↑
Inyección de aceite
(punto de rocío)

Funciones del Aceite​

El aceite cumple tres funciones críticas simultáneas:

1. Lubricación​

  • Reduce fricción entre rotores y carcasa
  • Previene contacto metal-metal
  • Extiende vida útil de rodamientos

2. Sellado​

  • Sella las holguras entre lóbulos
  • Sella entre rotores y carcasa
  • Aumenta eficiencia volumétrica
ηvol=FADVdesplazamiento×RPM\eta_{vol} = \frac{FAD}{V_{desplazamiento} \times RPM}

Sin aceite sellante, las fugas internas reducirían significativamente la eficiencia.

3. Enfriamiento​

El aceite absorbe el calor de compresión:

Q=m˙aceite×Cp×ΔTQ = \dot{m}_{aceite} \times C_p \times \Delta T

Donde:

  • QQ = calor removido
  • m˙aceite\dot{m}_{aceite} = flujo másico de aceite
  • CpC_p = calor específico del aceite
  • ΔT\Delta T = aumento de temperatura

Resultado: La compresión se acerca a un proceso isotérmico, más eficiente que la compresión adiabática.

Tipos de Lubricantes​

Aceites Minerales​

PropiedadValor típico
BasePetróleo refinado
Vida útil2,000-4,000 horas
ViscosidadISO VG 32-68
Costo$ (bajo)

Ventajas:

  • Económico
  • Ampliamente disponible
  • Compatible con la mayoría de sellos

Desventajas:

  • Vida útil corta
  • Se degrada a altas temperaturas
  • Forma barniz y lodos

Aceites Sintéticos​

TipoBaseVida útilAplicación
PAOPolialfaolefina8,000 hAlta temperatura
ÉsterDiéster/Poliéster8,000 hAlto rendimiento
PAGPoliglicol8,000 hAplicaciones especiales
SiliconaSilicona10,000+ hExtremas condiciones

Ventajas:

  • Mayor vida útil (2-4x mineral)
  • Mejor estabilidad térmica
  • Menos formación de depósitos
  • Mejor protección a bajas temperaturas

Desventajas:

  • Mayor costo inicial
  • Incompatibilidad entre tipos (no mezclar)

Aceites Grado Alimenticio​

Para industrias con riesgo de contacto incidental con alimentos:

CertificaciónSignificado
NSF H1Contacto incidental permitido
NSF H2Sin contacto con alimentos
Kosher/HalalCertificaciones religiosas
Compatibilidad

NUNCA mezcle tipos de aceite diferentes. Limpie completamente el sistema antes de cambiar de tipo.

Cantidad de Aceite​

Relación Aceite/Aire​

La cantidad de aceite inyectado es crítica:

ParámetroValor típico
Relación aceite/aire1:50 a 1:100 (volumen)
Flujo de aceite2-5 litros/min por 100 CFM
Aceite en descarga2,000-5,000 ppm (pre-separación)
Aceite residual<3 ppm (post-separación)

Consecuencias del Nivel Incorrecto​

ProblemaCausaEfecto
Bajo nivelPoco aceiteAlta temperatura, desgaste
Alto nivelExceso de aceiteArrastre excesivo, espuma

Temperaturas de Operación​

Perfil de Temperaturas​

Admisión: 20-35°C
↓
Inyección: 50-60°C ←── Aceite del enfriador
↓
Compresión: 70-90°C (con enfriamiento de aceite)
↓
Descarga: 80-100°C
↓
Post-enfriador: 30-45°C (10-15°C sobre ambiente)

Límites de Temperatura​

ParámetroNormalAlarmaParo
Descarga de aire80-95°C100°C105-110°C
Aceite a inyección50-65°C70°C-
Aceite en tanque70-85°C90°C95°C
Alta Temperatura

La operación continua sobre 100°C causa:

  • Degradación rápida del aceite
  • Formación de barniz en rotores
  • Daño a sellos y rodamientos
  • Reducción de vida útil del airend

Arrastre de Aceite​

Proceso de Separación​

El objetivo es reducir el aceite en el aire de ~3,000 ppm a <3 ppm:

EtapaMétodoEficiencia
PrimariaImpacto/gravedad90-95%
SecundariaCoalescencia99.9%+
TotalCombinada99.99%+

Factores que Aumentan el Arrastre​

  1. Separador saturado - Elemento tapado
  2. Alto nivel de aceite - Espuma
  3. Operación en descarga - Baja velocidad del aire
  4. Aceite degradado - Mala coalescencia
  5. Válvula de retorno tapada - Aceite acumulado

Línea de Retorno (Scavenge Line)​

El aceite que se acumula en el fondo del elemento separador debe retornarse:

Elemento separador
│
│ ← Aceite acumulado
↓
Tubo de retorno
│
↓
Inyección (antes del airend)

Si se tapa:

  • Aceite se acumula en el elemento
  • Arrastre de aceite aumenta drásticamente
  • Aceite pasa al sistema de aire

Ventajas vs. Oil-Free​

AspectoLubricadoVentaja
Costo inicial30-50% menorLubricado
Eficiencia energética5-15% mejorLubricado
MantenimientoMás simpleLubricado
Temperatura de operaciónMenorLubricado
RuidoSimilar-
Vida útil del airendMayorLubricado

Aplicaciones Típicas​

IndustriaViabilidadNotas
Manufactura general✅ IdealMayoría de aplicaciones
Automotriz✅ IdealPintura requiere filtración
Textil✅ IdealAlto volumen, bajo costo
Alimentos (no contacto)✅ ViableCon filtración adecuada
Alimentos (contacto)⚠️ RequiereAceite grado alimenticio + filtros
Farmacéutica❌ No recomendadoPreferir oil-free
Electrónica❌ No recomendadoPreferir oil-free