El principio de funcionamiento de un compresor de tornillo

Un compresor de tornillo funciona con un rotor macho y otro hembra que giran en la dirección opuesta. Este movimiento aspira aire que se comprime a medida que disminuye el espacio entre los rotores y su carcasa. A continuación, el aire comprimido se desplaza hacia la salida.

Cada elemento de tornillo tiene una relación de presión fija integrada que depende de la longitud y del paso del tornillo, así como de la forma del puerto de descarga. Para lograr la máxima eficiencia, la relación de presión incorporada debe adaptarse a la presión de trabajo requerida. 

La velocidad de los rotores se optimiza a un nivel determinado para minimizar las pérdidas mecánicas (debido al calor a un régimen muy alto) y las pérdidas volumétricas (pérdidas de aire debido a una velocidad muy baja).

También hay disponibles variantes de accionamiento de velocidad fija y de velocidad variable (VSD). La diferencia básica es la siguiente:

• Los compresores de velocidad fija funcionan a una velocidad fija continua.
• La tecnología de accionamiento de velocidad variable (VSD) hace girar el motor a la velocidad adecuada en relación con la cantidad de aire necesaria.

Los modernos compresores de tornillo exentos de aceite de alta velocidad tienen perfiles de tornillo asimétricos. Esto se traduce en una eficiencia energética significativamente mejorada, debido a la reducción de las fugas internas.

Los engranajes externos se utilizan con mayor frecuencia para sincronizar la posición de los rotores contrarrotantes. Como los rotores no entran en contacto entre sí ni con la carcasa del compresor, no se requiere lubricación dentro de la cámara de compresión. Por consiguiente, el aire comprimido está completamente exento de aceite.

La relación de presión incorporada está limitada por la diferencia de temperatura entre la entrada y la descarga. Esta es la razón por la que los compresores de tornillo exentos de aceite funcionan con frecuencia en varias etapas y con refrigeración intermedia para mayores presiones.

Una variante se denomina compresor inundado de aceite o compresor con inyección de aceite. Sin embargo, el nombre técnico es lubricado con aceite.

Los compresores de tornillo rotativo lubricados con aceite inyectan aceite en la cámara de compresión. Este aceite enfría y lubrica el elemento compresor, lo que ayuda a eliminar el calor y minimiza las fugas en la cámara de compresión.

Los elementos compresores de tornillo lubricados con aceite se pueden fabricar para relaciones de alta presión. Una etapa de compresión suele ser suficiente para una presión de hasta 14 e incluso 17 bares, aunque a costa de una eficiencia energética reducida.

Los compresores de velocidad fija son muy eficientes cuando funcionan continuamente al 100 % de su capacidad, pero la mayoría de las instalaciones no requieren esa cantidad de productividad. Antes de que el motor se detenga por completo, seguirá funcionando mientras no se produce aire, con el consiguiente desperdicio de energía y dinero.

Esta ineficacia y despilfarro suele darse en instalaciones que operan a varios turnos y experimentan fluctuaciones de la demanda a lo largo del día.

Los compresores VSD incrementan la velocidad del motor a medida que aumenta la necesidad de aire, suministrando así más caudal. Si la demanda disminuye, el motor se ralentizará automáticamente y solo utilizará la energía necesaria para proporcionar el caudal adecuado.

En días de producción lenta, interrupciones en el flujo de trabajo o en el segundo y tercer turno, la tecnología VSD resulta especialmente útil. Este tipo de compresor de aire ahorra electricidad y dinero en comparación con los modelos de velocidad fija.

Dado que el consumo de energía del aire comprimido representa más del 80 % de los costes de un compresor de aire, es importante elegir un equipo eficiente.

Una de las razones de la gran popularidad de los compresores rotativos es su versatilidad. Realmente existe el compresor rotativo adecuado para cada aplicación. Atlas Copco ofrece compresores de tornillo con tres tipos de accionamientos, cada uno con sus propias ventajas.

• Accionamiento por correa: estos compresores son muy robustos y fáciles de instalar y mantener. Además, tienen el menor coste de inversión inicial entre los compresores de tornillo rotativo. Esta combinación los convierte en una gran elección para las operaciones más pequeñas.
• Accionamiento por engranajes: un accionamiento por engranajes hace que los compresores sean más silenciosos. La inversión es mayor que la de un compresor de accionamiento por correa, pero también más eficiente energéticamente. Por lo tanto, si utiliza mucho el compresor, esta inversión se amortizará con el tiempo gracias al ahorro de energía.
• Accionamiento directo: es la tecnología óptima de los compresores rotativos. El innovador accionamiento directo ofrece una eficiencia y un rendimiento inigualables. De los tres tipos de compresores, son los que menos ruido generan. Los compresores de tornillo rotativo de accionamiento directo están disponibles en diferentes tipos: desde un diseño básico para los modelos más pequeños hasta los que incorporan la tecnología de accionamiento de velocidad variable ultraeficiente.

Si se trata de aplicaciones de trabajo pesado que se prolongan durante largos periodos de tiempo, como en una fábrica, planta industrial o taller, debería plantearse la posibilidad de cambiar a un compresor de aire de tornillo rotativo.

Ventajas del uso de los compresores de tornillo en la industria:

• Están diseñados para funcionar de forma ininterrumpida.
• Pueden funcionar a mayores capacidades de flujo al tiempo que disipan el calor generado.
• Son relativamente menos ruidosos que los compresores de pistón.
• Se desgastan menos.
• Suelen necesitar menos espacio.
• Superan a los compresores de pistón en términos de eficiencia con unos 15 kW (20 CV).
• Descargan menos aceite y contaminantes con el aire comprimido.