Guía de compresores de aire de doble tornillo: principio de funcionamiento, tipos y selección

Un 75 CV compresor de aire de doble tornillo funcionar 4.000 horas al año consume aproximadamente 200.000 kWh de electricidad, varias veces lo que costó comprar la máquina. Ese número debería dar forma a la compra: el compresor, el esquema de control y el servicio detrás del paquete importan mucho más que el precio en la cotización. En resumen, haga coincidir el principio de compresión con la calidad del aire que su proceso necesita, haga coincidir el número de etapas con su presión y horas de funcionamiento, y compare los paquetes según la potencia específica medida en lugar de los caballos de fuerza. Así es como funciona esto en la práctica y dónde los compradores se equivocan con mayor frecuencia.

Cómo funciona un compresor de aire de doble tornillo

Un compresor de doble tornillo, también llamado compresor de tornillo rotativo, utiliza dos rotores helicoidales entrelazados dentro de una carcasa mecanizada con precisión. El rotor macho lleva lóbulos convexos y el rotor hembra coincide con flautas cóncavas. A medida que el par gira, se aspira una bolsa de aire en el extremo de succión, se sella y se transporta a lo largo del rotor mientras su volumen se reduce. La presión aumenta sin válvulas de succión o descarga, razón por la cual el diseño tiene tan pocas piezas de desgaste.

Se siguen dos consecuencias. El flujo de descarga es continuo y casi sin pulsos, por lo que el paquete puede alimentar un cabezal directamente. Y la eficiencia depende del perfil del rotor, la holgura y la velocidad de punta, no solo del desplazamiento. Dos paquetes con potencia nominal idéntica pueden diferir en varios porcentajes en potencia específica, expresada como kW por m³/min, y en 4.000 horas de funcionamiento esa diferencia se convierte en la mayor diferencia de costos entre ellos.

La holgura del rotor se mide en micrones, por lo que la disciplina de montaje y prueba no son detalles de marketing. Puedes ver cómo se maneja esa etapa en nuestro página de plantas y equipos . La familia se divide en un puñado de variantes que vale la pena conocer antes de hablar con cualquier proveedor.

Con inyección de aceite y sin aceite: lo que realmente cambia

En una máquina con inyección de aceite (microaceite), el aceite se inyecta en la cámara de compresión. Sella las holguras del rotor, elimina la mayor parte del calor de compresión y lubrica los rodamientos, por lo que una sola etapa puede alcanzar de 7 a 13 bar a un coste relativamente bajo. El aceite residual después del separador suele ser de unos pocos miligramos por metro cúbico y los filtros coalescentes lo reducen aún más.

En una máquina sin aceite, la cámara de compresión funciona en seco. Los cojinetes y engranajes se encuentran en una carcasa lubricada por separado detrás de los sellos y el calor sale a través de una camisa de agua o un enfriador de aire. El aire producido cumple con las clases más limpias de la norma ISO 8573-1, por lo que las plantas de alimentos, bebidas, farmacéuticas, electrónicas y médicas lo especifican.

Compresión de una sola etapa versus compresión de dos etapas

Una máquina de dos etapas comprime, enfría y vuelve a comprimir. Dividir la relación de presión reduce el aumento de temperatura en cada etapa y normalmente reduce la potencia específica entre un 10 y un 15 por ciento a la misma presión de descarga. La compensación es más hardware: dos juegos de rotores, un intercooler, sellos adicionales y un precio de compra más alto.

• Hasta aproximadamente 75 CV, entre 7 y 8 bares, en uno o dos turnos: la etapa única suele ser la mejor opción en términos de coste total.
• A partir de 100 CV, o cuando la máquina funciona continuamente a 8 bar o más: el motor de dos etapas normalmente amortiza su prima en unos pocos años mediante facturas de energía más bajas.

La gama de microaceite de una sola etapa de 10 a 75 hp cubre la mayoría de las tareas generales de taller, incluidas instalaciones donde el compresor comparte un cabezal con herramientas manuales, líneas de empaque y actuadores simples.

El precio de compra es la línea más pequeña del presupuesto. Para una unidad de 75 hp que funciona 4.000 horas al año, una ventaja del 5 por ciento en potencia específica ahorra alrededor de 11.000 kWh al año, aproximadamente 1.300 dólares a 0,12 dólares por kWh, cada año durante la vida útil de la máquina.

Es por eso que un paquete un poco más caro con una mejor unidad de aire y un variador de velocidad correctamente aplicado es a menudo la compra más barata, y por eso una oferta baja siempre debe compararse con datos de rendimiento medidos en lugar de con una cifra de caballos de fuerza del catálogo.

Seis controles antes de especificar

1. Flujo, no caballos de fuerza. Sume la demanda simultánea de todos los usuarios, conviértala a m³/min a presión de trabajo y luego agregue del 10 al 15 por ciento. No sume las clasificaciones de placa de identificación de herramientas que nunca funcionan juntas.
2. Presión en el punto de uso. Cada bar extra de presión de descarga cuesta aproximadamente un 7 por ciento más de energía. Mida la presión real del sistema antes de decidirse entre 8 y 10 bar.
3. Ciclo de trabajo. Por encima de las 4.000 horas al año con demanda variable, un variador de velocidad suele amortizarse en dos o tres años. Para un funcionamiento estable a plena carga, la velocidad fija es más sencilla y económica.
4. Ambiente y altitud. La alta temperatura de entrada y la elevación reducen el flujo entregado, por lo que un paquete dimensionado según los datos del nivel del mar puede quedarse corto en un taller caluroso en altura.
5. Tratamiento y almacenamiento del aire. El tamaño del secador, el filtro y el receptor deciden si el compresor realiza ciclos cortos. El almacenamiento insuficiente es una causa común de desperdicio de energía y fallas prematuras.
6. Documentación. Solicite caudal medido, potencia específica, nivel de sonido, dimensiones del paquete y un informe de prueba de fábrica, no solo una clasificación de catálogo.

Riesgos comunes de adquisiciones

• Sobredimensionamiento para crecimiento futuro. Una máquina de velocidad fija que funciona con una carga del 30 por ciento desperdicia energía y realiza ciclos constantemente. En su lugar, agregue capacidad en pasos modulares.
• Presión de compra que no necesita. Un paquete de 13 bares que alimenta un sistema de 7 bares pierde energía cada hora de funcionamiento.
• Tratar el tratamiento del aire como opcional. El arrastre de agua y aceite daña las válvulas, los instrumentos y el producto, y ese costo rara vez se atribuye a la compra del compresor.
• Ignorar los plazos de entrega de repuestos. Pregunte cuánto tarda en llegar un compresor, un controlador o un separador de aceite. Una semana de inactividad suele costar más que la brecha de eficiencia entre dos paquetes competidores.
• Saltarse los términos del servicio. Confirme quién asiste al sitio, con qué rapidez y si el equipo incluye ingenieros técnicos en lugar de solo personal de ventas, ya que el tiempo de respuesta es una especificación como cualquier otra.

Primero calcule el flujo y la presión reales, decida entre la calidad del aire entre sin aceite y con inyección de aceite, luego decida entre las horas de funcionamiento y la presión entre una etapa y dos etapas. Una vez resueltas esas tres preguntas, la comparación se reduce a la potencia específica medida, la respuesta del servicio y la disponibilidad de piezas, que son las cosas que seguirán siendo importantes en el octavo año.