Compresores con despalzamiento positivo

2.2.1 Compresores de tornillo con dos ejes

Desarrollo de compresores de tornillo

La idea de utilizar rotores en aire comprimido no es nueva. En 1878 Heinrich Krigar de Hannover, Alemania patentó un pequeño compresor de tornillo. La primera producción de un compresor de tornillo tenía un perfil simétrico y no podría lograr un cambio por su mayor costo específico, en esos tiempos el compresor de pistón era la única solución.

En 1962 un perfil asimétrico de dos rotores fue desarrollado, resultando un mejor rendimiento (caudal), un 10%, pero aún el consumo en energía y el precio estaban mas alta que un compresor de buena calidad de pistón.

El perfil SIGMA

Ingenieros de KAESER lograron desarrollar un perfil asimétrico, SIGMA con el cual se eliminaron las previas desventajas de generaciones de compresores de tornillo. Incorporando este perfil de rotores en compresores de tornillo en conjunto con otras nuevas mejoras en diseño y un nuevo método de producción precisa, logran un gran ahorro en energía sobre los de la competencia (15 a 20% *)

Compresores rotativos KAESER tienen un menor costo específico que cualquier otro compresor e incluyen todas las ventajas del principio de rotores conocidos hoy en día.

*) Confirmado por pruebas científicas de universidades y de la CAGI (Compressed Air and Gas Institut)

Areas de aplicaciones

Compresores rotativos de tornillo modernos se encuentra en dos áreas de aplicaciones: Compresores estacionarios para toda la industria o compresores portátiles en aplicaciones de minerías y manufacturas.

Fig. 2-2: Perfil Simétrico

Fig. 2-3: Perfil Asimétrico

Fig. 2-4: perfil SIGMA

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Produciendo Aire Comprimido con dos tornillos rotativos

Un rotor macho y un rotor hembra girando en direcciones diferentes, generalmente llamados tornillos están ubicados en una carcasa; solo uno esta conectada al motor (macho) y el otro gira por la rotación del macho. Por la razón de di ferentes lóbulos las velocidades son diferentes entre los dos rotores. El aire entra entre los lóbulos y la carcasa y se mueve hacia la salida de aire comprimido. Debido a las diferentes velocidades se reduce el espacio y por lo tanto el volumen del aire. La entrega es continua y sin pulsaciones.

Fig. 2-5: Un rotor macho y un rotor hembra girando en direcciones diferentes son

montadas con rodamientos de polines dentro de la carcasa. Se inyecta aceite a la carcasa, disminuyendo el calor de compresión, previniendo contacto metálico entre los tornillos y también con la carcasa, y lubricando los rodamientos. Como los tornillos están girando, el espacio entre ellos y la carcasa cerca del orificio de entrada se abren empujando el aire hacia los espacios f ormados y estos espacios son sellados por la inyeccion de ac eite apenas pasa el puerto de entrada atrapando el aire (en la ilustración con sombra).

Fig. 2-6: La diferencia entre los ángulos y la velocidad de los tornillos es la razón de la

disminución de volumen, el aire comprimido es transportado hacia la salida, siempre y cuando se ha llegado a la presión diseñada. El flujo es empujado en forma continua y libre de pulsaciones hacia la salida. La velocidad del tornillo macho en un compresor directamente acoplado es de 1.500 o 3.000RPM.

Además de la versión de compresores rotativos mencionadas arriba, hay también unidades enfriadas por agua y no lubricadas.

2. Produciendo Aire Comprimido

Fig. 2-5: Vista desde arriba

Fig. 2-6: Vista desde abajo

Entrada de aire

Salida aire comprimido

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Diagrama de un compresor de tornillo lubricado

La unidad compresora (1) esta conectada al motor eléctrico. El aceite (Lubricante para enfriar) inyectado a la unidad compresora y mayormente para enfriar, es direccionado hacia el estanque separador (2) y el filtro separador, asegurando aire limpio en la descarga.

El ventilador (3) asegura un enfriamiento del equipo y también un flujo de aire frió hacia el enfriador de aceite y el postenfriador de aire (4 y 5). El controlador asegura que el aire esta producido dentro de sus limites (ej. 7 - 7,5bar). Funciones de seguridad protegen el compresor contra fallas importantes apagando el equipo automáticamente.

El lubricante del compresor tiene 4 funciones :

2. Produciendo Aire Comprimido

1.

2.

3.

4.

Enfriar; temperatura de descarga de la unidad ca. 75 °C Lubricación de losrodamientos

Sellar lobulos

Limpiar contaminantes en el aire

Aire Comprimido (4) Filtro de aire (5) Aceite frio (3) (1) (2)

Aceite Mexcla aire Aceite frio Filtro de aceite

Aceite caliente

Válvula Termostatica

(3)

Seminario de Aire Comprimido KAESER 7 Fig. 2-8: Compresor lubricado CSDX

10 1 2 5 4 6 7 8 9 11 3 12 13 14 15 16

Partes de un compresor lubricado

1 Unidad Compresora 2 Motor compresor 3 Válvula de entrada

4 Válvula Mínima Presión/ Válvula Check

5 Válvula combinada

6 Enfriador de aceite con Válvula termostática

7 Post-enfriador

8 Estanque separador con filtro separador 9 Válvula de seguridad 10 SIGMA Control 11 Acoplamiento Omega 12 Entrada de Aire 13 Filtro de Aire 14 Ventilador Radial 15 Soporte antivibración 16 Salida de aire comprimido

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Compresor libre de aceite

Compresores de tornillo libre de aceite, ej. donde ningún liquido esta inyectando a la unidad compresora, están utilizados en ciertas aplicaciones especiales. Los tornillos en es os nombrados compresores libre de aceite no tienen contacto entre ellos, si están sincronizadas con engranajes lubricadas. Para compensar la desviación de aire a través de los espacios entre los tornillos sin sellos, la unidad tiene una velocidad mucho mas alto que los compresores de tornillo lubricados. Equipos más grandes generalmente son enfriados por agua y generan mucho calor.

· Dos etapas para llegar a la presión requerida por la razón que no tiene refrigeración por un medio de lubricante

· Tornillos sincronizados en cajas de engranajes separadas con su propio circuito de aceite

· Temperaturas de descarga desde 120 °C to 230 °C

· Arrastre de aceite en el aire comprimido hasta 2 mg/m³ dependiendo de la calidad de aire entrando al compresor

· Se requiere un tratamiento de aire adicional para llegar a la clase 3 de la ISO 8573-1

Ilustración de un compresor de tornillo libre de aceite de 2 etapas,

Fig. 2-9: 2-etapas, compresor de tornillo no lubricado

1. Primera etapa de compresión, 4,000 – 13,000 rpm 2. Segunda etapa de compresión, 7,000 – 25,000 rpm 3. Primera etapa con engranajes (lubricado por aceite) 4. Segunda etapa con engranajes (lubricado por aceite) 5. Caja de engranajes principal (lubricado por aceite)

2. Produciendo Aire Comprimido

1

5

4

3

2

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2.2.1.2 Ventajas de los compresores de tornillos KAESER

El mundialmente renombrado Perfil SIGMA

Perfil de SIGMA es el perfil de rotor desarrollado y fabricado por KAESER KOMPRESSOREN GmbH. Compresores con el perfil SIGMA tienen un menor requerimiento de potencia especifica que los convencionales utilizando un perfil

asimétrico. El requerimiento específico de energía se calcula dividiendo la potencia

*) en kW por la entrega efectiva en m³ / min.

*) Dependiendo del punto de referencia: potencia consumida en el eje del compresor, potencia en el eje del motor o el consumo total de potencia.

Diseño simple unidad compresora

La unidad compresora contiene dos partes rotativas: el rotor macho y el rotor hembra o simplemente tornillos. El rotor macho es conducido y este conduce a la hembrapor lo tanto no hay engranajes de sincronización y ningún contacto entre metales debido a que es inyectado una película protectora de aceite. No hay una válvula de entrada o salida en el cual pudiera haber desgaste y la unidad entrega un volumen constante de aire comprimido y prolonga la vida operacional.

Baja temperatura de descarga

La temperatura de descarga es solamente de alrededor de 80°C, con lo cual no hay una tendencia a quemar el aceite.

Baja temperatura de descarga desde el compresor

La alta efectividad del post-enfriador reduce la temperatura del aire comprimido hasta 5-10 K sobre la temperatura de entrada (o sobre la temperatura de entrada del agua d e enfriamiento). Esto permite una conexión directa a un secador refrigerativo, sin necesidad de un enfriador intermedio.

Menos arrastre de aceite

El confiable separador de multi-etapa remueve aceite del aire comprimido asegurando una alta calidad del aire. Dependiendo del modelo, no mas de 1-3 mg/m³ de aceite remanente en la descarga de aire comprimido.

Filtración de aire de enfriamiento (series SX a ASK)

Compresores pequeños los cuales están instalados en talleres con aire contaminado son protegidos del polvo por paneles filtrantes limpiando el aire de enfriamiento, antes de entrar a la maquina.

Bajo nivel de sonido

Ductos insonorizados y gabinetes a prueba de ruidos, conllevan a extremadamente bajos niveles de ruido y permiten que esos compresores sean instalados en casi cualquier área de trabajo. Los niveles de ruido llegan a 64 dB(A).