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Los compresores rotativos tienen diversos diseños, pero la característica principal, es que una o más partes giran sobre algún tipo de carcasa circular. Estos operan a medias y altas revoluciones y son capaces de dar diferentes presiones.
2.2.1 Compresores rotativos de tornillo.
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Funcionamiento de los compresores de tornillo: Dos tornillos entrelazados y que giran en paralelo. Los rotores macho y hembra engranan con un juego mínimo, este juego se sella con una mezcla de aire y aceite.
Cuando los engranajes o rotores están girando, el aire es introducido a través de la válvula de admisión, el aceite es inyectado en el compresor, de forma |
que al girar los rotores, el espacio libre o juego que queda entre los labios de los rotores, se reduce progresivamente comprimiendo el aire atrapado. El aceite refrigera el aire, sella el juego y lubrica los rodamientos. Este aire atrapado al principio de los rotores, va pasando hasta el final de estos, siendo expulsado hacia la válvula de salida.
Hay dos formas diferentes de lubricación de los tornillos:
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Sin lubricación de los tornillos (Oil-free), solo hace falta lubricar los engranajes y rodamientos. |
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Lubricación tanto de los tornillos como de los engranajes y rodamientos. |
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Deben llevar un separador aire-aceite; más restrictivo en cuanto a lo que la lubricación se refiere.
Las características principales de estos compresores son:
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Baratos, silenciosos y pequeños. |
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Flujo de aire continuo. |
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Mantenimiento sencillo. |
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Volúmenes y presiones moderadas. |
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Creciendo en popularidad Como hemos dicho su lubricación se establece como: Funcionamiento en régimen hidrodinámico de los engranajes, y secos o con entorno mixto aire aceite en los tornillos. |
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Tornillos húmedos: Aceites R&O y antidesgaste, tanto sintéticos como minerales. Buena estabilidad a la oxidación. Aceite en contacto con el aire (90ºC). Necesidad de una buena desaireación. |
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Engranajes: Aceites R&O. |
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Viscosidades más comunes: ISO 32, 46 y 68, en función de la temperatura exterior y la velocidad de giro. Estos compresores los encontraremos principalmente como compresores móviles, en obras, carreteras, etc. o como estacionarios en prácticamente todas las industrias del país.
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2.2.1.2 La lubricación de compresores rotativos de tornillos.
Compresores de tornillos asimétricos. - Lubricados (Ej. Atlas Copco GA, Betico GRD, RE, PT, Ingersoll-Rand SSR).
Los compresores rotativos de tornillo pueden estar lubricados o secos. "Secos" quiere decir que el lubricante no entra en contacto con el aire comprimido. Las exigencias para el lubricante son muy severas. El aceite debe lubricar los rodamientos y los engranajes de accionamiento, actuar como un sellante entre los tornillos, y como un refrigerante.
En estos compresores, que pueden trabajar hasta con 20 atmósferas, siendo lo más común 8 atmósferas, la compresión se hace en una sola etapa. El resultado es que el aire se calienta mucho más que en un compresor alternativo donde la compresión suele producirse en dos etapas ó más. Esta particularidad obliga al aceite a actuar como refrigerante.
Como la lubricación es por circulación, el aceite está continuamente sujeto a cambios bruscos de temperatura, y es normal que el aceite funcione de unos 80ºC a 120ºC. Para soportar estas temperaturas es vital que el lubricante tenga buenas propiedades antioxidación.
Para mantener sus propiedades como lubricante antidesgaste, también es importante el índice de viscosidad, que debe ser alto.
Viscosidad, Indice de Viscosidad, Antidesgaste, Sellante.
Para lubricar los rodamientos, basta usar un aceite ISO-VG 32, 46, ó 68, pero, para los engranajes de accionamiento y con estas viscosidades tan bajas es necesario incorporar aditivos antidesgaste. Para actuar como sellante entre los helicoidales, son necesarias unas propiedades muy especiales.
El índice de viscosidad debe ser alto por dos razones:
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Para mantener las propiedades antidesgaste a temperaturas relativamente altas. |
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Para actuar como sellante, cuanto más alta sea la viscosidad mejor será el resultado |
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Si se usan aditivos para mejorar el índice de viscosidad, deben tener una resistencia alta al cizallamiento para poder así asegurarse una larga vida
Oxidación, Corrosión, Demulsibilidad
El sistema de lubricación consiste en inyectar aceite, mediante una bomba aparte o por la propia presión de aire, a tres lugares; uno, a los engranajes de accionamiento y sus rodamientos; dos, a los rodamientos de soporte de los tornillos, y tres, al aire de aspiración.
En los dos primeros puntos, tratamos de un sistema sencillo de circulación. En el tercero, el aire y aceite pasan a un separador, donde el aceite es recuperado. Al comprimir el aire aparecerá humedad y condensación.
Por lo tanto, son necesarias buenas propiedades de anticorrosión y demulsibilidad. Sin embargo, la cualidad más importante es la resistencia a la oxidación. Las cualidades de antioxidación, antidesgaste, anticorrosión, alto índice de viscosidad, y la demulsibilidad son típicas de los aceites hidráulicos tipo DIN-HLP, ISO-HM.
Muchos de estos compresores tienen homologados aceites de este tipo. Sin embargo, los aceites hidráulicos no tienen necesariamente propiedades suficientes de filtrabilidad y resistencia a la oxidación.
Un aceite hidráulico está preparado para trabajar a temperaturas de hasta 80ºC. Los aditivos antioxidación son adecuados a estas temperaturas, porque pueden resistir hasta 120ºC., o poco más, pero durante poco tiempo.
En estos compresores, las temperaturas alcanzadas son bastante altas, hasta 115-120ºC., y los aceites hidráulicos pierden sus características antioxidantes en corto tiempo, necesitando cambios de aceite cada 500/1000 horas. A no efectuar estos cambios, los helicoidales y los rodamientos se recubrirán con depósitos de polímeros y resinas - productos de la oxidación del aceite - y el separador perderá su eficacia, hasta bloquearse completamente.
Filtración.
En los compresores rotativos de tornillo o de paletas hundidas, es necesario considerar no solamente el costo del lubricante, sino también la frecuencia de cambiar los filtros y la limpieza del sistema en general.
La filtrabilidad del lubricante es muy importante, habida cuenta de la humedad en la mezcla aire/aceite que sale del compresor. Hay ciertos aditivos antioxidantes, anticorrosivos y antidesgaste que pueden incorporarse en aceites hidráulicos que, con la presencia de la humedad, impiden la filtración, formando geles transparentes.
Como también el lubricante actúa como sellante entre los tornillos, es muy importante que esté muy limpio - muy bien filtrado para eliminar las partículas abrasivas que pueden entrar con el aire - para evitar cualquier daño a los tornillos, que reducirían la eficacia de compresión.
En estos compresores no existen válvulas de admisión y salida como en los compresores alternativos. Por eso, no habrá problemas de carbonilla. Sin embargo, un aceite al empezar de oxidarse puede dejar polímeros o resinas que son solubles en aceite caliente, pero insoluble en en aceite frío.
Los intercambiadores de calor son muy caros, y un lubricante no preparado especialmente para este trabajo puede dejar residuos dentro de ellos, y también en el filtro. El uso de un lubricante inadecuado resultará en cambios de aceite y de filtros frecuentes
Compresores de paletas.
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Funcionamiento de los compresores de paletas: El compresor se compone de un estator cilíndrico, dentro del cual gira un rotor soportado en sus extremos por dos fondos. Este rotor, fijado excéntricamente, está provisto de ranuras en las que se alojan las láminas que se deslizan sobre la superficie interna del estator.
Las láminas forman una serie de celdillas,
cuyos |
volúmenes van creciendo desde el orificio de aspiración y después disminuyen progresivamente hasta el orificio de compresión. Cuando gira el rotor, las láminas se desplazan hacia el exterior bajo la acción de la fuerza centrífuga y se ponen en contacto con la superficie interna del estator. Las láminas se deslizan sobre una película de aceite, la cual asegura, además de una estanqueidad perfecta, el equilibrio de las láminas y un frotamiento reducido al mínimo.
Los orificios de aspiración del estator permiten la entrada del gas en las celdillas en el instante en que el volumen de éstas aumenta. Los orificios de compresión del estator permiten la salida el gas cuando el volumen de las celdillas es lo suficientemente reducido para que el mismo sea comprimido a la presión deseada. El disco interno que gira a gran velocidad hace que las paletas entren y salgan de sus ranuras comprimiendo el gas contra el anillo del bloque del compresor. Las características principales de los compresores de paletas son:
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Silenciosos y pequeños. |
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Sensible a la entrada de partículas. |
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Mantenimiento sencillo. |
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Volumen y presiones moderadas. |
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Lubricación de los compresores de paletas.
Entre los compresores de paletas existen dos tipos:
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Lubricación por la inyección de aceite con el aire de aspiración, por bomba aparte o por la presión del aire comprimido, y después recuperarlo: En estos compresores, la calidad del aceite recomendado es generalmente del tipo hidráulico, o aceite de motor, SAE 10W HD, ISO-VG 32, ó 46.
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Lubricación a pérdida total: En compresores rotativos lubricados por el sistema de pérdida total, se trata normalmente de lubricar paletas por un sistema de goteo. Son necesarias buenas propiedades antidesgaste para proteger las paletas y antioxidación para evitar la formación de depósitos en las ranuras radiales. Los aceites minerales nafténicos, o aceites sintéticos, dan un mejor rendimiento que los aceites parafínicos.
Los lubricantes son más viscosos, siendo típicos SAE 40 ó SAE 50, ISO-VG 220 ó 320. Una excepción es Compair Hydrovane, que recomienda un aceite SAE 40 HD. Esto es debido a que el condensado puede entrar en el depósito de aceite, y para evitar que el compresor arranque con agua en lugar de aceite inyectado.
Ahora bien, por las razones expuestas en los comentarios sobre los compresores de tornillos, ni los aceites hidráulicos, ni los de motor son los más adecuados para sacar el rendimiento máximo a estos unidades; los aceites hidráulicos por las temperaturas que alcanzan, unos 200ºC.; los aceites de motor por la tendencia de emulsionarse con el condensado, precipitación de aditivos y pobre filtrabilidad.
Al emplear estos aceites hay que efectuar los cambios de aceite frecuentemente. A pesar de que en los compresores rotativos no existen válvulas, la carbonilla puede formarse dentro del enfriador de aire. Esto es peligroso ya que el aire saldrá cada vez más caliente y habrá un aumento en presión o una reducción en caudal.
El resultado es que el compresor trabajará a una temperatura más elevada y la viscosidad del lubricante bajará. Por eso, en estas unidades, un lubricante con un índice de viscosidad alto es necesario, y cuanto más alto, mejor. Siempre y cuando este índice sea natural del lubricante y no basado en aditivos. |
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2.2.3 Lóbulos rectos.
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Los compresores de lóbulos, constan de dos rotores simétricos (lóbulos) en paralelo con los engranajes. Se deben de lubricar tanto los cojinetes como los engranajes Sus propiedades principales son:
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Gran volumen de aire seco. |
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Baja presión Lubricación: Los engranajes mediante baño de salpicadura, con aceites R&O o grasas.
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