¿Un compresor de tornillo rotativo necesita un tanque?

Introducción a los compresores de aire de tornillo rotativo

Los compresores de aire alternativos (de pistón) son el tipo tradicional. Recogen el aire comprimido en un depósito. Estos compresores existen desde hace muchos años y siguen siendo una opción relativamente económica.

Los compresores de aire de tornillo rotativo son un nuevo tipo de compresor de aire mejorado. En comparación con los compresores alternativos más convencionales, pueden resultar más costosos. Sin embargo, los gestores de flotas de camiones y furgonetas de servicio en todo el mundo utilizan compresores de aire de tornillo rotativo debido a sus numerosas ventajas, entre las que se incluyen una mayor fiabilidad y un rendimiento más constante durante ciclos de trabajo prolongados.

Para que los compresores de aire de tornillo rotativo funcionen, el aire debe quedar atrapado entre dos rotores de malla y su volumen debe disminuir a medida que pasa entre ellos. Esta reducción de volumen produce aire comprimido y resulta útil para diversas tareas, como inflar neumáticos y usar herramientas neumáticas.

Dentro de la categoría de compresores de tornillo rotativo, las unidades sin aceite tienden a ser más caras, más difíciles de mantener y más ruidosas que las unidades con inyección de aceite. En la mayoría de los casos, se puede lograr una pureza de aire equivalente con sistemas de inyección de aceite combinados con secadores y filtros. Los compresores de tornillo rotativo también duran aproximadamente entre 80 000 y 100 000 horas antes de necesitar una reparación. Ofrecen un caudal de aire de aproximadamente 4 a 5 CFM por caballo de fuerza, y los modelos con inyección de aceite presentan un arrastre de aceite de alrededor de 3 ppm mientras operan a aproximadamente 65-75 dBA y temperaturas internas de 140-160 °F.

Tipos de compresores de aire de tornillo rotativo

Existen dos tipos básicos de compresores de aire de tornillo rotativo: con inyección de aceite y sin aceite. Los compresores de aire industriales más populares son los de tornillo con inyección de aceite, que resultan eficaces en la mayoría de las aplicaciones. Dentro de estas categorías principales, existen algunas subcategorías a tener en cuenta. Los compresores sin aceite, por el contrario, utilizan recubrimientos y sellos especiales para evitar fugas de aire en lugar de una película de aceite, y muchos emplean un proceso de compresión de dos etapas con un intercooler entre ellas para evitar el sobrecalentamiento y eliminar por completo el arrastre de aceite.

Montaje en base vs. montaje en tanque

Los compresores de tornillo rotativo con tanque montado en el chasis almacenan el aire comprimido en un depósito receptor de aire integrado. Pueden ser una solución completa si incorporan un secador de aire. Los compresores de tornillo rotativo montados sobre base son dispositivos independientes sin sistemas de secado ni tanques integrados. Ofrecen mayor flexibilidad de diseño para los sistemas de compresión. Los planes de secado y almacenamiento de aire se pueden adaptar a las necesidades del proyecto.

Velocidad fija frente a velocidad variable

Los compresores de tornillo pueden ser de velocidad fija o variable. La tecnología de accionamiento de velocidad variable permite que los compresores de tornillo rotativos modulen la velocidad del motor en respuesta a las fluctuaciones de la demanda de aire, lo que mejora significativamente la eficiencia energética en comparación con los modelos de velocidad fija que funcionan a máxima potencia independientemente de los requisitos de carga. 

La integración de depósitos receptores permite que estos compresores pausen su funcionamiento entre los ciclos de demanda en lugar de funcionar de forma continua, optimizando aún más el consumo de energía y reduciendo el desgaste de los componentes.

Un compresor de velocidad fija proporciona potencia constante, lo cual es ideal para empresas que requieren un flujo de aire constante; sin embargo, es ineficiente a bajas cargas y, debido a este funcionamiento constante a plena potencia, los compresores de velocidad fija generalmente requieren tanques más grandes que los modelos con variador de velocidad para la misma aplicación. En respuesta a la demanda real de aire, un compresor con variador de velocidad (VSD) utiliza un controlador de motor para ajustar dinámicamente la velocidad del motor y el caudal de aire según la carga de la aplicación, lo que mejora la eficiencia energética y reduce los picos de potencia. Las empresas con demanda de aire variable durante turnos o temporadas pueden reducir su consumo de energía y costos operativos implementando un compresor de tornillo rotativo con variador de velocidad.

Cómo elegir un tanque para un compresor de tornillo rotativo

tamaño

El tamaño del tanque debe ajustarse a la capacidad del motor del compresor. Sobredimensionar un tanque aumenta innecesariamente los costos y el peso del equipo sin mejorar el rendimiento, además de incrementar los requisitos de espacio y el tiempo de presurización inicial. Por otro lado, un tamaño insuficiente crea cuellos de botella que impiden un suministro de aire adecuado a las herramientas neumáticas durante los períodos de máxima demanda. Como regla general, el volumen recomendado del tanque de aire debe ser de entre 10% y 20% del volumen de escape del compresor. Normalmente, se utiliza un depósito de aire de mayor capacidad con una unidad estacionaria, mientras que se utiliza uno de menor capacidad con una unidad portátil. En sistemas multicompresor, el tamaño se basa en el compresor de mayor capacidad.

Presión laboral

La presión en el tanque refleja la presión de salida del compresor. En otras palabras, si su compresor de tornillo produce 100 psi como presión máxima de trabajo, su tanque de almacenamiento debe mantener al menos esa presión. Esto significa que necesita un tanque más grande o con la capacidad suficiente para albergar esta presión.

Por ejemplo, se pueden conectar dos tanques de 50 galones a una solución de almacenamiento de 100 galones para un compresor de tornillo de 200 psi.

Sin embargo, si su sistema puede tolerar un rango de presión aceptable más amplio, como 120-150 PSI, un tanque más pequeño puede ser suficiente para satisfacer sus necesidades, ya que el compresor tiene más espacio para funcionar antes de necesitar recargarse.

Cabe destacar también que el tamaño del depósito, junto con la configuración de la presión, determina la frecuencia con la que el compresor alterna entre el funcionamiento con carga y sin carga. El ciclo frecuente entre estos dos estados somete a los componentes internos a un mayor estrés mecánico, por lo que elegir el tamaño y el rango de presión adecuados no solo influye en la capacidad de almacenamiento, sino también en el desgaste a largo plazo de la máquina.

¿Cuánto aire deberá suministrar el compresor?

Los compresores utilizan diferentes herramientas y equipos según su uso. Los equipos más grandes, como taladros neumáticos, llaves de impacto y lijadoras, requieren más aire que las pistolas de clavos o las herramientas de pintura en aerosol. Calcule su demanda total de aire sumando los requisitos de CFM de cada herramienta que funcione simultáneamente; consulte la placa de especificaciones de cada herramienta.

¿Qué tipo de portabilidad necesitas?

Dependiendo del uso que le dé al aire comprimido, su sistema podría requerir una gran portabilidad. En ese caso, le conviene elegir un tanque receptor de aire con ruedas y asas para facilitar su transporte.

Materiales para la construcción de un tanque de almacenamiento

El peso y la durabilidad de la solución de almacenamiento dependerán de los materiales de construcción utilizados. Los tanques de acero son los más comunes y muy resistentes, pero pueden ser muy pesados. Los tanques de aluminio son más ligeros, pero menos duraderos que los de acero.

Presión máxima admisible

El tanque debe tener una presión nominal igual o superior a la presión máxima de salida de su compresor y cumplir con la normativa local aplicable (ASME en Norteamérica, PED en la UE). La presión máxima de trabajo permitida está impresa en la placa de identificación del tanque; nunca la exceda.

Temperatura ambiente y clima donde se utilizará el compresor:

Elegir un tanque que funcione adecuadamente en ambientes extremadamente fríos o calientes, tanto en rangos de temperatura bajos como altos, es muy importante.

Factores esenciales a considerar al usar un tanque de compresor de tornillo rotativo

• El depósito debe estar montado de forma segura en su sitio, ya que algunos modelos pueden ser más propensos a desplazarse o vibrar durante el funcionamiento si no están bien sujetos.
• Asegúrese siempre de que el depósito esté bien ventilado, ya que el flujo de aire alrededor de la unidad ayuda a que los equipos de alto rendimiento mantengan condiciones de funcionamiento estables.
• No conecte el compresor directamente a un tomacorriente sin conexión a tierra.

Consejos para el mantenimiento del tanque del compresor de aire de tornillo rotativo

Una vez que el tanque de aire de su compresor de tornillo rotativo esté instalado correctamente, es esencial realizar un mantenimiento de rutina para saber que funciona perfectamente.

Mantenga su tanque en buenas condiciones haciendo estas cosas:

Se requiere una limpieza regular para mantener el rendimiento del compresor. Una limpieza menos frecuente puede provocar acumulaciones en el interior de la unidad, dañando válvulas, cilindros y otras piezas móviles importantes.

• Mantenga las áreas alrededor de las superficies externas del tanque libres de suciedad y residuos.
• Inspeccione periódicamente el tanque del compresor para detectar abolladuras, fugas, óxido u otros signos de daño, y compruebe que la válvula de drenaje, los accesorios y las juntas no presenten un desgaste inusual.
• Inspeccione todas las válvulas y accesorios del compresor de aire para detectar daños y reemplácelos según sea necesario.
• Asegúrese de que todas las conexiones eléctricas a la unidad del compresor estén seguras y libres de corrosión o suciedad.
• Asegúrese de que su compresor de aire de tornillo esté limpio y seco antes de usarlo. Si hay humedad en el tanque al encenderlo por primera vez, deje que se caliente antes de continuar usándolo. Esto puede reducir la probabilidad de que se acumule condensación dentro de la unidad, lo que podría causar problemas internos como daños por agua o corrosión de componentes internos.

Recuerde que, a medida que el aire comprimido caliente se enfría dentro del tanque, el vapor de agua y los aerosoles de aceite se condensan y se depositan en el fondo, por lo que es necesario abrir la válvula de drenaje con regularidad para liberar la humedad y los residuos acumulados antes de que causen corrosión o contaminación más adelante en el sistema.

Ventajas de un tanque con compresor de tornillo

Ofrece almacenamiento de energía

Un tanque receptor puede servir como depósito temporal de aire comprimido hasta que se decida su uso. El aire comprimido almacenado puede utilizarse en caso de emergencia, y el tanque receptor puede funcionar como depósito de suministro. Un tanque receptor sirve para almacenar el exceso de energía y como reserva en caso de una demanda repentina, un aumento repentino de la demanda o si algo falla en el compresor. En algunos modelos, esta capacidad de reserva puede marcar la diferencia entre una respuesta fluida a una demanda inesperada y un sistema sobrecargado y con suministro insuficiente. Un tanque receptor es fundamental si se sabe cómo mantenerlo correctamente.

Actúa como estabilizador

Cuando la demanda de aire comprimido es inestable, la presión se dirige al compresor. Esto requiere paradas temporales frecuentes, desperdicia energía y reduce la eficiencia y la productividad del compresor. Un volumen insuficiente del depósito provoca que los compresores de tornillo de velocidad fija alternen con demasiada frecuencia entre los estados de carga y descarga, lo que aumenta la tensión mecánica en las válvulas de entrada y los elementos de control.

Disponer de un depósito de almacenamiento facilita la estabilización del proceso, ya que la energía almacenada puede satisfacer la demanda repentina, y el compresor puede descansar o utilizarse en ciclos fijos para obtener resultados eficientes. Reducir la frecuencia de los ciclos de esta manera también disminuye la tensión mecánica en el motor, los rotores y los cojinetes, lo que contribuye a prolongar la vida útil del sistema.

Mejora la eficiencia energética

El encendido y apagado repetido del compresor genera demasiados ciclos de trabajo, lo que conlleva un desperdicio de energía. Un depósito de almacenamiento evita estas situaciones y, por lo tanto, mejora la eficiencia energética, ya que permite ciclos de funcionamiento más prolongados y constantes del compresor en lugar de ciclos cortos y frecuentes, lo que puede reducir el consumo de energía en un 10-20%. La energía que se desperdicia al mantener los diferentes ciclos puede utilizarse para procesos útiles, aumentando así la productividad del sistema.

Mejora el rendimiento de la secadora.

El uso de un tanque receptor antes del secador puede reducir su rendimiento. Este tanque ayuda a enfriar el aire comprimido actuando como intercambiador de calor. El aire enfriado pierde parte de su humedad y se condensa en el tanque receptor antes de llegar al secador. La humedad condensada se drena a través de una válvula en el fondo del tanque receptor y seca ligeramente el aire. Por lo tanto, el trabajo del secador se reduce cuando el aire se almacena primero en el tanque de almacenamiento.

Reduce la carga sobre los filtros.

Eliminar la humedad del aire comprimido en el tanque de almacenamiento también beneficia a los filtros coalescentes. La humedad que se condensa y se acumula se drena antes de llegar a los filtros, dejando el aire más seco y facilitando su procesamiento. A medida que el aire pasa a través de los filtros, se acumula menos humedad, lo que mejora su funcionamiento general. Por lo tanto, contar con un tanque de almacenamiento también puede reducir la carga sobre los filtros.

Conclusión

Un compresor de tornillo rotativo no requiere necesariamente un tanque para su funcionamiento. Añadir un tanque puede aumentar significativamente su rendimiento. Su presencia permite un mejor almacenamiento de aire, suavizando las fluctuaciones del flujo de aire y reduciendo el ciclo de encendido y apagado del compresor. Esto prolonga su vida útil y garantiza un suministro continuo de aire comprimido. Aunque puede funcionar sin tanque, la instalación de un tanque en un compresor de tornillo rotativo ayuda a mejorar su funcionalidad en diversas aplicaciones industriales y comerciales.