Comparativa de los sopladores: el soplador de tornillo y el soplador "Roots"
¿Cómo funciona una soplador "Roots"?
Una soplador de lóbulos o "Roots" es un compresor de desplazamiento sin válvulas sin compresión interna. Funciona según el principio de la compresión isocórica. Aquí es donde el aire entra en la cámara de compresión y el volumen del aire permanece constante a medida que giran los rotores idénticos.
El volumen de la cámara de compresión disminuye con la rotación continua. Con esto, la compresión se produce externamente contra la contrapresión total debido al aire entrante de la tubería conectada.
La compresión externa da como resultado una baja eficiencia y altos niveles de ruido. Como resultado, el uso de la tecnología de lóbulos queda relegado a aplicaciones de muy baja presión y compresión en una sola etapa.
Ventajas de la tecnología del soplador de tornillo
El soplador de tornillo utiliza un elemento de compresión de tornillo. Consta de rotores macho y hembra que giran en direcciones opuestas mientras disminuye el volumen entre los rotores y la carcasa.
Cada elemento de tornillo tiene una relación de presión fija integrada y no tiene fuerzas mecánicas que provoquen desequilibrios. Esto significa que la tecnología de tornillo puede funcionar a una alta velocidad del eje y puede combinar un gran caudal con pequeñas dimensiones exteriores.
Comparación de compresión isocórica e isentrópica
Como se ha señalado anteriormente, los sopladores "Roots" trabajan sobre el principio de la compresión isocórica. Proceso en el cual el volúmen permanece constante, mientras que los sopladores de tornillo trabajan con compresión isentrópica, proceso en el cual la entropía permanece constante. Para comprender mejor la diferencia, merece la pena consultar las fórmulas de ambos procesos
Gas ideal en compresión isocórica ideal: T 2 = T 1 (P 2 /P 1)
Gas ideal en compresión isentrópica ideal: T 2 = T 1 (P 2 /P 1) (γ-1)/y
Consumo de energía de los sopladores de tornillo y de lóbulos
Teniendo en cuenta la información anterior, es evidente que la temperatura T2 en una compresión isentrópica es inferior a la que se encuentra en la compresión isocórica. Esto se debe a que se transfiere menos trabajo al calor en comparación con el elemento del lóbulo, donde el trabajo se irradia como calor.
En otras palabras, la eficiencia del elemento de tornillo es mayor que el elemento de lóbulos a la misma presión.
Lo explicaremos mejor con ayuda de un ejemplo:
Para temperatura ambiente de 35 °C
Flujo nominal: 2000 m3/h
Presión: 0,7 bar(g)
La energía consumida por un soplador "Roots" es de 60 kW con una temperatura de salida del aire de 125 °C. Con el soplador de tornillo, la potencia consumida es de 43 kW con una temperatura de salida del aire de 94 °C.
Por lo tanto, un soplador de tornillo es mucho más eficiente energéticamente que un soplador "Roots".
Diagrama de presión/volumen de un soplador de lóbulos
Diagrama de presión/volumen de un soplador de tornillo
Conclusión
En sopladores de tornillo, la trayectoria interna del flujo de aire está optimizada para reducir las caídas de presión y la turbulencia de aire.
El paquete incluye una caja de engranajes integrada de accionamiento directo en lugar de un sistema de correa/polea. Esto reduce las pérdidas de transmisión.
La combinación de estos elementos con el accionamiento de velocidad variable (VSD) integrado da como resultado un soplador de tornillo que consume un 30 % menos de energía que los sopladores de lóbulos.
Además, un controlador Elektronikon integrado puede monitorizar su funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana, para garantizar la máxima fiabilidad.
Todas estas ventajas, junto con el ahorro de energía, convierten a los sopladores de tornillo en la opción preferida frente a los sopladores"Roots".
La historia de los sopladores de tornillo se remonta a la década de 1930, cuando el profesor sueco Alf Lysholm diseñó el primer compresor de doble tornillo. En 1951, SRM publicó tres informes que abrieron la posibilidad de fabricar compresores de tornillo rotativo. En la década de 1950, SRM comenzó a otorgar licencias para esta tecnología y a colaborar con otros fabricantes.
La historia de los sopladores de lóbulos se remonta a la decada de 1850 los hermanos Francis Marion Roots y Philander Higley Roots en 1854 diseñaron el soplador de lóbulos rotativos y fué patentado en 1860 y por ellos se conocen hasta la actualidad como sopladores tipo "Roots" para producir aire para su uso en una gran variedad de industrias.
Sin embargo, los sopladores de tornillo se están convirtiendo en la opción preferida debido a sus ventajas de eficiencia, especialmente en las plantas de cemento. Dicho esto, solo se han producido pequeñas mejoras de eficiencia en los últimos 150 años.