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Para entender el funcionamiento de un compresor de tornillo lubricado debemos inicialmente revisar el diseño y tecnología del tornillo y la forma en que comprime el aire, seguido de los componentes esenciales para su funcionamiento.
Diseño
La unidad del compresor de tornillo lubricado está conformada principalmente por dos rotores de geometría diferente que giran en paralelo en sentido contrario, uno llamado macho, que entra en la cavidad del otro llamado hembra.
El principio de este funcionamiento se basa en la disminución del volumen de aire admitido en la cámara de compresión, que contiene estos dos rotores, generando un incremento en la presión interna que se eleva hasta el valor objetivo del diseño, liberándose en el sistema.
Dado el diseño del tornillo, el flujo de aire es continuo, ya que este circula a lo largo de los rotores.
Principio
Dentro de la carcasa se encuentras los dos rotores (Macho y hembra), al girar desplazan el aire admitido por la aspiración a lo largo de su cuerpo hasta la descarga, en este recorrido el aire presenta un aumento de presión por la reducción del espacio. El aire al salir por la descarga se acumula en la zona de compresión hasta alcanzar la presión estipulada en el diseño del compresor, una vez alcanza dicha presión es liberado a la tubería de descarga presurizando todo el sistema al cual se encuentra conectado.
Como funciona un compresor de tornillo lubricado
Componentes
El compresor de tornillo no solo esta conformado de la unidad como popularmente se le conoce a la carcasa y los rotores en su interior, este requiere otros elementos para su accionamiento y correcto funcionamiento.
1. Mandos de control y arranque, La mayoría de compresor de tornillo poseen un sistema integrado que se encarga de dar alertas, mostrar la información del funcionamiento del equipo (Temperatura, presión, sensores, otros), arrancar y parar el equipo (interfaz electrónica del motor).
2. Sistema de filtros de aspiración, En la admisión del aire del equipo se utiliza una serie de filtros (normalmente de aire seco) con el fin de eliminar un gran porcentaje de partículas de polvo, suciedades y humedad que se encuentran en el ambiente,
3. Control de aspiración; El control de la aspiración está a cargo de una válvula de admisión, que tiene la función de permitir el paso de aire y no permitir el retorno tanto de aceite como de aire.
4. Conjunto de rotores, engranajes y rodamientos (AirEnd) El compresor es tan eficiente como lo sea el rotor.
5. Sistema de accionamiento principal, comúnmente un motor eléctrico, según las aplicaciones se pueden utilizar otro tipo de accionamiento; como motores hidráulicos, neumáticos, de combustión interna, entre otros.
6. Deposito separador; es el encargado de almacenar las partículas de aceite del aire comprimido.
7. Elemento separador aire/aceite: Es el encargado de finalizar la separación del aire del aceite.
8. Radiador aire/aceite, En el cual se reduce la temperatura del aceite y del aire
9. Línea de retorno del aceite
10. Válvula termostática, Encargada de dar paso al aceite hacia la unidad o de nuevo al radiador según su temperatura.
11. Filtro aceite, Encargado de filtrar el aceite que retornara a la unidad de las impurezas del aire comprimido.
12. Línea de inyección de aceite
13. Salida de aire y prefiltros.
Funcionamiento
1. El motor eléctrico (en la mayoría de los casos) acciona el conjunto formado por los rotores.
2. Generando que el aire a comprimir sea admitido por los filtros de admisión y válvula de aspiración.
3. Este aire pasa a lo largo de los tornillos aumentando de presión por la reducción del espacio
4. Una vez alcance la presión requerida en la cámara de compresión, circula hacia el depósito separador, en el cual, por principios de fuerza centrífuga, el aceite queda en las paredes de este deposito sentándose en el fondo del mismo, el aire pasa por un filtro coalescente para hacer aun más efectiva esta separación.
5. El aire que sale del deposito se dirige al intercambiador de calor, el cual enfría el aire para que pueda estar a una temperatura apta para la entrega del aire.
6. El aceite separado en el deposito es dirigido por un sistema cerrado, hacia el filtro de aceite (para eliminar las partículas adquiridas con el aire) y el refrigerador (para reducir su temperatura), seguido a esto el aceite es inyectado nuevamente al tornillo para su lubricación.
Regulaciones de los compresores
Los compresores de tornillo generalmente tienen una regulación basada en la presión del sistema y es un parte vital de su funcionamiento.
El compresor estará comprimiendo aire hasta llegar al valor de presión deseado o configurado, esto quiere decir que la presión que da el compresor se moverá entre un mínimo y un máximo, para regular esta variación existen varios métodos:
1. Start / Stop
El compresor arranca impulsado por el motor principal una vez el valor de la presión del sistema llega al mínimo, cuando llega al valor máximo el motor principal para.
En compresores de tornillo lubricados este sistema de regulación no es muy usado ya que general un alto consumo de energía e impacto en el motor principal, se utiliza solo en equipos de baja potencia y/o en aplicaciones especiales.
2. Sistema de vacío
En este método de regulación el motor principal siempre esta en funcionamiento, su funcionamiento se basa en una válvula de aspiración, la cual abre el paso del aire al tornillo cuando la presión del sistema llega al mínimo (el compresor trabaja en carga) y se cierra, cortando el paso de aire, cuando el valor de la presión llega al máximo (entrando en vació), lo cual quiere decir que el motor y el compresor siguen funcionando pero sin generar aire a presión.
3. Sistema de vacío con regulación
Este método tiene el mismo funcionamiento que el sistema de vacío, su variación se da en la válvula de aspiración, la cual no corta en su totalidad el flujo del aire al tornillo, sino que reduce el flujo, esto dependiendo de los niveles de presión del sistema.
4. Velocidad variable o Sistemas con variador de frecuencia
Los compresores de tornillo lubricados son maquinas que generan un volumen constante por cada giro de los rotores, por esta razón si se aumenta la velocidad o las RPM del compresor aumenta el caudal y si se reducen se disminuye el mismo.
Este sistema se basa en la regulación del flujo de energía al motor, para que a su vez se ajusten las revoluciones del compresor a la demanda requerida (Si la línea de aire demanda un alto consumo de aire, el compresor se ajusta a esta, al igual que si baja su demanda, este se ajusta sin entrar en vacío), con esto se logra mantener una presión constante del sistema y tener ahorros energéticos.
Este sistema a desplazado a los otros por su eficiencia en la regulación y la generación de un alto ahorro energético en empresas que tienen un consumo variable a lo largo de su producción.