Cómo funcionan los compresores de tornillo rotativo

Gracias a su eficiencia, fiabilidad y durabilidad, los compresores de aire de tornillo rotativo se han vuelto extremadamente populares en una amplia gama de industrias. Para comprender el secreto de su éxito, es importante comprender el principio de funcionamiento de los compresores de tornillo rotativo.

Como su nombre indica, su diseño se basa en un par de tornillos helicoidales, que también se denominan «rotores». Básicamente, estos rotores se utilizan para tomar el aire de admisión y comprimirlo.

Veamos cómo funciona:

El principio de funcionamiento del compresor de tornillo rotativo es tan brillante como sencillo. Los rotores helicoidales engranados del compresor de aire se encuentran en una carcasa. Normalmente, hay dos de ellos, un rotor macho y un rotor hembra. Cada uno tiene una forma diferente y un número diferente de ranuras o «dientes». En la disposición más común, uno de ellos tiene cuatro dientes y el otro seis.

Juntos, este corazón del compresor de aire también se denomina extremo de aire. Esta carcasa, es decir, el espacio entre los rotores, se llena de aire mediante una válvula de admisión. A medida que los tornillos empiezan a girar, el volumen del aire se reduce a medida que se empuja hacia abajo. Como resultado, la presión de ese aire aumenta.

Aunque este es el principio de compresión básico de cualquier tipo de compresor de aire de tornillo rotativo, existe una diferencia entre los compresores con inyección de aceite y los exentos de aceite.

Es importante tener en cuenta que «sin aceite» en este contexto solo significa que no se introduce aceite en este proceso. El aire comprimido de este tipo de compresor puede contener aún trazas del aceite presente en el aire ambiente.

Veamos primero el principio de funcionamiento de un compresor de aire de tornillo lubricado con aceite. En este caso, un motor acciona el rotor macho, que a su vez acciona el rotor hembra. El aceite sirve de lubricante en este proceso. Además de este propósito principal, el aceite también funciona como refrigerante y sella la cámara de compresión.

En este caso, el extremo de aire comprime una mezcla de aire y aceite. A continuación, esta mezcla fluye a un denominado depósito separador. Para mantener limpio el aire comprimido, aquí se separa la mayor parte del aceite. Este proceso de separación utiliza una fuerza centrífuga, es decir, el aire gira alrededor del depósito y las partículas de aceite más pesadas caen. En combinación con un elemento separador de aceite, se elimina la mayor parte del aceite del aire.

El aceite separado se reintroducirá en el extremo de aire o pasará por un refrigerador de aceite. Esto suele depender de su temperatura, por lo que el compresor también incluye una válvula termostática que dirige el aceite por el camino adecuado.

Por el contrario, el aire pasa a un refrigerador y, desde allí, a su aplicación.

El compresor también suele tener una válvula de presión mínima. Esto no permite que el aire salga del sistema hasta que se haya alcanzado una presión mínima que permita al compresor lubricarse por sí mismo. Además, cuenta con un par de filtros. Hay un filtro de aceite que elimina los contaminantes, como partículas diminutas o agua, del aceite. Y hay un filtro de aire que mantiene limpio el aire de admisión. Por último, el compresor incluye una válvula de descarga, que libera la presión atrapada cuando el compresor está en ralentí.

En los compresores de tornillo exentos de aceite, la sincronización entre los dos rotores se controla mediante un juego de engranajes. Aunque la ausencia de aceite garantiza que el aire sea más limpio, también significa que la cámara no se puede sellar. Como resultado, un compresor monofásico exento de aceite no puede alcanzar una presión tan alta como la que alcanza un compresor de tornillo con inyección de aceite. Por eso, muchos modelos exentos de aceite son compresores de dos etapas.

Además, como no hay aceite que pueda funcionar como refrigerante, estos compresores funcionan a mayor temperatura,lo que los hace menos eficientes.

Aunque ambos tipos de compresores tienen un diseño similar, no son idénticos. Por ejemplo, los compresores de aire de tornillo rotativo exentos de aceite suelen tener dos extremos de aire con un intercooler entre ellos. Además, suelen incluir una caja de engranajes lubricada que contiene los engranajes para estos extremos neumáticos. Para evitar que el aceite entre en el aire, normalmente hay un sello de aceite.

Por otro lado, no es necesario un depósito separador, un refrigerador de aceite ni la válvula térmica. Sin embargo, aparte de eso, los componentes son los mismos.

Debido a sus diferencias, los compresores de tornillo rotativo exentos de aceite y los compresores de tornillo rotativo con inyección de aceite se utilizan para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, se utilizaría un compresor de tornillo rotativo exento de aceite siempre que se requiera una calidad del aire muy alta. Esto se aplica especialmente a aplicaciones en los sectores farmacéutico o de alimentos y bebidas.

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