Compresores de aire con accionamiento de tornillo: cómo funcionan las unidades de tornillo rotativo para la industria moderna

Si la presión del aire de su planta cae por debajo de los 6 bar cada vez que se inicia una segunda línea, el problema no es una válvula defectuosa: es un compresor que se ha quedado sin ciclo de trabajo. Las máquinas de pistón están diseñadas para encenderse y apagarse; un compresor de aire de tornillo está diseñado para funcionar. Las unidades de tornillo rotativo comprimen aire continuamente con dos rotores engranados, lo que las convierte en la opción estándar para cualquier operación que necesite aire comprimido durante más de la mitad de la jornada laboral. Este artículo explica cómo funcionan los compresores de aire de tornillo, en qué se diferencian los diseños con inyección de aceite y sin aceite, cómo se comparan los diseños de una y dos etapas y qué verificar antes de firmar un pedido.

Qué es un compresor de aire de tornillo y cómo funciona

Un compresor de aire de tornillo, también catalogado como compresor de aire de tornillo rotativo o de doble tornillo, utiliza un par de rotores helicoidales dentro de una cámara hermética. A medida que los rotores giran, el espacio entre ellos se reduce, atrapando aire y aumentando su presión de forma continua en lugar de en pulsos. El aire comprimido sale con un flujo constante, razón por la cual las líneas de fabricación, el mecanizado CNC, los equipos de embalaje y ensamblaje funcionan de manera más consistente con compresores de tornillo que con compresores alternativos.

Los dos rotores nunca se tocan entre sí ni con la carcasa. En los diseños con inyección de aceite, una película de lubricante separa las superficies metálicas, elimina el calor de compresión y sella los espacios de fuga. En los diseños sin aceite, los engranajes de sincronización mantienen los rotores sincronizados para que no se necesite aceite dentro de la cámara de compresión. En ambos casos, el resultado es el mismo: alto flujo de salida de un paquete compacto, con la capacidad de operar al 100 por ciento del ciclo de trabajo siempre que la unidad tenga el tamaño adecuado.

En comparación con un compresor de pistón de igual potencia, un compresor de aire de tornillo es más silencioso, vibra menos y produce aire de descarga más frío. También conlleva un costo inicial más alto, por lo que la decisión de compra se reduce a los impuestos y al costo total de propiedad en lugar del precio de etiqueta únicamente.

Compresores de tornillo con inyección de aceite versus compresores sin aceite

Los compradores de compresores enfrentan la decisión sobre el petróleo antes que cualquier otra opción, porque influye tanto en el precio de compra como en los costos operativos futuros.

Los compresores de tornillo con inyección de aceite, a menudo descritos como microaceite, inyectan lubricante en la cámara de compresión. El aceite enfría los rotores, sella las holguras y protege el extremo de aire del desgaste. Aguas abajo, un separador de aceite elimina la mayor parte del lubricante y deja un contenido de aceite residual de aproximadamente 2 a 5 partes por millón en una unidad bien mantenida. Ese nivel es aceptable para herramientas neumáticas, limpieza con chorro de arena, fabricación general, aplicaciones textiles y de embalaje, pero no para plantas de alimentos, farmacéuticas o electrónicas donde el aire libre de aceite es obligatorio.

Los compresores de tornillo sin aceite utilizan engranajes de sincronización de precisión para que los rotores nunca se toquen, lo que significa que no ingresa lubricante a la cámara de compresión. El aire descargado puede cumplir con la norma ISO 8573-1 Clase 0 para aceite residual, la clasificación más estricta utilizada por los auditores. Las compensaciones son un precio inicial más alto y un consumo de energía ligeramente mayor para el mismo flujo, porque un extremo de aire sin aceite no puede usar aceite como sellador.

Un fabricante que fabrica ambas familias, como Haidebao en Zhejiang, China, puede presentar datos de prueba reales para las gamas con microaceite y sin aceite en el mismo tamaño de paquete. Si su proceso exige aire limpio certificado, una unidad de tornillo sin aceite elimina los cambios de aceite y el riesgo de cumplimiento de ISO 8573-1 del programa de mantenimiento.

Compresión de una sola etapa versus compresión de dos etapas

Los compresores de aire de tornillo también se diferencian en la cantidad de veces que se comprime el aire. Una unidad de una sola etapa eleva la presión atmosférica hasta la presión de trabajo final, normalmente de 100 a 145 psi (7 a 10 bar), en una pasada a través del extremo de aire. Ese diseño es simple, compacto y suficiente para la mayoría de talleres de hasta 75 CV.

Una unidad de dos etapas comprime el aire en un primer conjunto de rotores, lo enfría y lo envía a un segundo conjunto de rotores. Debido a que la compresión ocurre en pasos, menos energía del motor se convierte en calor y los elementos del tornillo funcionan a una temperatura interna más baja. Los compradores suelen ver tres resultados: eficiencia energética ligeramente mejor a presiones más altas, vida útil más larga para sellos y cojinetes y temperaturas de descarga más estables durante trabajos continuos pesados. La construcción en dos etapas es más importante cuando la máquina funciona casi a plena carga durante la mayor parte del día a presiones superiores a 10 bar.

Adaptar la potencia y el flujo a su demanda

Una vez que se toman las decisiones sobre el aceite y la etapa, lo siguiente es el tamaño. La potencia del motor en caballos de fuerza proporciona una guía aproximada del flujo de aire, pero el número que debe solicitar es el suministro de aire libre (FAD) en cfm o m³/min a su presión de trabajo. Cada fabricante suministra una ficha técnica de plantados; Las tuberías viejas, los filtros restrictivos o una secadora de tamaño insuficiente pueden reducir silenciosamente lo que realmente llega a sus máquinas.

Un método de dimensionamiento simple funciona para la mayoría de las plantas:

1. Agregue el consumo de cfm de todas las herramientas y máquinas que funcionan al mismo tiempo.
2. Aplique un factor de multiplicación de 1,1 a 1,2 para una futura expansión.
3. Seleccione el siguiente tamaño estándar encima de la cifra calculada.

Si la demanda varía a lo largo del día, analice con el proveedor una opción de velocidad variable o una cascada de dos compresores. Para cargas continuas elevadas, una unidad de dos etapas en la clase de 100 a 120 hp puede generar un menor costo de energía por cfm que una máquina de una sola etapa llevada al límite.

Qué comprobar antes de comprar un compresor de aire de tornillo

Más allá de la hoja de datos, la decisión de compra debe incluir el fabricante, el paquete y el plan de servicio.

Primero, verificar el sistema de calidad y certificaciones. Una fábrica que opera bajo la gestión de calidad ISO 9001 y posee la certificación CE tiene más probabilidades de entregar máquinas consistentes y documentación completa. Solicite el informe de prueba para su unidad específica, incluidos los valores de flujo, presión y potencia absorbida. Cuando la diferencia de precios entre las cotizaciones es grande, una auditoría de fábrica es la forma más rápida de juzgar la disciplina de montaje y pruebas en el nivel instalación de producción .

En segundo lugar, Mira lo que está incluido en el precio. Muchas cotizaciones de compresores de tornillo incluyen el secador, el receptor y el filtro de entrada; un compresor desnudo sin tratamiento de aire todavía envía aire húmedo y sucio a sus herramientas. Verifique la clasificación de ruido en dB(A), el rango de temperatura ambiente de funcionamiento y las funciones del controlador.

En tercer lugar, Planificar el mantenimiento desde el primer día. Las unidades de tornillo necesitan cambios de aceite periódicos, generalmente cada 2000 a 4000 horas, según el tipo de aceite, además de revisiones de drenaje del filtro de aire, separador de aceite y separador de humedad. Estos consumibles constituyen la mayor parte del costo operativo, por lo que una unidad ligeramente más eficiente puede amortizar su diferencia de precio en unos pocos años de funcionamiento continuo.

Cuarto, Confirmar el soporte postventa. Pregunte acerca de la garantía del compresor, el plazo de entrega de repuestos y si los técnicos pueden visitar su sitio. Un fabricante con un equipo de servicio dedicado y experiencia en exportación es más seguro que una máquina con una insignia de marca popular pero sin soporte local. Para obtener una comparación más amplia de familias de compresores antes de elegir, lea la guía completa de tipos de compresores de aire .

Si el aire comprimido funciona durante más de un tercio de su jornada laboral, un compresor de aire de tornillo es la inversión adecuada. Elija la inyección de aceite cuando la pureza del aire no sea crítica y el primer costo sea importante; elija sin aceite cuando la certificación o la seguridad del producto lo exijan. Elija una etapa para presiones típicas de taller y dos etapas para servicio pesado continuo a presiones más altas. Dimensionar frente a la demanda medida con un pequeño margen de expansión, verificar el FAD y los certificados de calidad del fabricante y presupuestar el mantenimiento programado. Los compradores que analizan esos puntos en orden rara vez terminan con la máquina equivocada.