¿Qué es un compresor de aire?

En su forma más simple, un compresor de aire es un equipo que crea y mueve aire presurizado. El aire a presión proporciona una gran fuerza, que se puede utilizar para alimentar muchos tipos diferentes de herramientas, aplicaciones e industrias.

• ¿Qué es un compresor de aire?
• Tipos de compresores de aire
• Tecnologías de compresores de aire
• Diseño de un compresor de aire

Un compresor de aire es un dispositivo que crea y mueve aire presurizado a varias velocidades para permitir que los trabajos, las aplicaciones y las diversas funciones se realicen de forma más rápida, eficiente, fácil y a un menor costo. Los compresores de aire se utilizan en una amplia gama de industrias importantes, como la fabricación, semiconductores, alimentos y bebidas, atención médica, electrodomésticos, energía y petróleo y gas.

El aire a presión puede proporcionar una gran fuerza que puede usarse para catalizar y energizar muchos tipos de aplicaciones para una amplia diversa gama de aplicaciones.

En la industria del aire comprimido, una de los tipos de compresores de aire más comunes son los libres de aceite y aquellos lubricados con aceite. Cada uno tiene algunas ventajas según el uso que se le vaya a dar. Ambos tipos de compresores de aire juegan un papel muy importante en la industria de América Latina y el mundo y es importante conocer las principales diferencias entre cada uno. 

Una diferencia clave es que los compresores libres de aceite no son tan susceptibles a la contaminación como los compresores con lubricados con aceite. Estos últimos son apropiados para industrias con requisitos de pureza de aire menos estrictos.

• Compresores de aire libres de aceite: estos compresores no utilizan ningún lubricante en la cámara de compresión. Existen diversas tecnologías de compresores libres de aceite en el mercado. Es importante tener en cuenta que el aire 100% libre de aceite solo se logra con la clasificación Clase 0, la cual define la máxima pureza del aire. Cuando hablamos de compresores que ofrecen "aire técnicamente libre de aceite", hablamos de compresores que toleran ciertas cantidades de contaminación ya que son lubricados con aceite y para contrarrestar el efecto de esto, albergan filtros de eliminación de aceite.
  
  
• Compresores de aire lubricados con aceite: estos dispositivos utilizan aceite para lubricar la cámara de compresión de aire, lubricar las piezas y sellar el aire. Estos son los tipos de compresores más comunes en el mercado, tienen costos iniciales y de mantenimiento más bajos  que el resto, además de una mayor vida útil.

Los compresores de aire de tornillo rotativo utilizan un movimiento circular de tipo giratorio para comprimir el aire. Son capaces de funcionar de forma continua, no es necesario apagarlos y encenderlos, y son uno de los tipos de compresores más populares en muchas industrias.

En este tipo de compresores, el aire entra a través de la válvula de entrada y se canaliza a través de tornillos helicoidales gemelos, conocidos como rotores, que presurizan el aire. A medida que giran los tornillos, el volumen disminuye y la presión del aire aumenta.

Los compresores de tornillo rotativo se utilizan cuando se necesitan grandes volúmenes de aire a alta presión.

El compresor de pistón convencional, uno de los más utilizados, tiene cinco partes clave: un cigüeñal, una biela, un pistón, un cilindro y una cabeza de válvula. La cabeza de la válvula sostiene aletas de metal delgadas, las válvulas de entrada y descarga, en el vértice del cilindro. Uno está montado debajo y el otro encima de la placa de la válvula.

A medida que el pistón se mueve hacia abajo, se crea un vacío encima de él, lo que permite que el aire exterior a presión atmosférica abra la válvula de entrada y llene el área sobre el pistón. A medida que el pistón se mueve hacia arriba, el aire sobre él se comprime, mantiene cerrada la válvula de entrada y empuja la válvula de descarga para abrirla. El aire se mueve desde el puerto de descarga hasta el tanque. Con cada golpe, entra más aire al tanque y la presión aumenta.

El compresor scroll, generalmente libre de aceite, funciona con un movimiento circular. Un solo rotor en forma de espiral oscila contra una espiral fija similar. A medida que estas espirales se mueven una contra la otra, la cavidad que atrapa el aire entre ellas se vuelve progresivamente más pequeña. Esta disminución de volumen obliga al volumen fijo de aire de admisión a aumentar de presión. Cuando la espiral en órbita se mueve, el aire entra y se captura en una de las bolsas de aire donde se comprime gradualmente mientras se mueve hacia el centro. El ciclo de compresión continúa durante 2.5 vueltas, lo que proporciona un flujo de aire casi constante y sin pulsaciones. Este es un proceso relativamente silencioso y sin vibraciones, lo que por supuesto es deseable para cualquier empresa.

En este tipo de compresor, el aire se introduce en el centro de un impulsor giratorio con álabes radiales mediante la fuerza centrífuga. Este movimiento de aire aumenta la presión y genera energía cinética. Antes de que el aire sea conducido al centro del impulsor, la energía cinética se convierte en presión al pasar a través de un difusor.

El elemento de compresión en un compresor de dientes consta de dos rotores que giran en direcciones opuestas dentro de una cámara de compresión. Durante la fase de admisión, el aire entra en la cámara de compresión hasta que los rotores bloquean la entrada. A continuación, el aire aspirado se comprime en la cámara de compresión, que se contrae a medida que giran los rotores. Uno de los rotores bloquea el puerto de salida durante la compresión, mientras que la entrada está abierta para introducir aire nuevo en la sección opuesta de la cámara de compresión. Cuando uno de los rotores abre el puerto de salida, el aire comprimido sale de la cámara de compresión.

Los compresores pueden ser de velocidad fija o de velocidad variable (VSD). Este último cambia automáticamente la velocidad del motor a la demanda de aire. Por el contrario, los compresores de velocidad fija funcionan con el acelerador a fondo encendido o apagado.

• Compresores de velocidad fija: los compresores de velocidad fija funcionan a la misma velocidad continua y tienden a ser eficientes cuando funcionan al 100 por ciento de su capacidad, es decir, cuando el motor está funcionando y se está fabricando aire comprimido.
  Es obvio cuando un compresor de velocidad fija funciona de manera ineficiente y esto se puede medir fácilmente cuando la unidad se descarga y deja de producir aire. Antes de que el motor se detenga por completo, seguirá funcionando mientras no se produzca aire para proteger al motor de demasiados ciclos de arranque/parada.
  
  
• Compresores de accionamiento de velocidad variable (VSD): La tecnología de accionamiento de velocidad variable (VSD) funciona de manera diferente. Hacen girar el motor a la velocidad adecuada en relación con la cantidad de aire requerida dentro de una planta o instalación determinada.
  A medida que aumenta la demanda de aire, también lo hace la velocidad del motor. Por el contrario, si la demanda disminuye, el motor se ralentizará automáticamente y solo utilizará la energía necesaria para proporcionar el flujo adecuado. Los compresores de aire VSD adaptan la salida a la demanda necesaria de aire comprimido. Perciben la cantidad de flujo que se utiliza y modifican la velocidad en consecuencia. En días de producción más lentos, descansos a lo largo del día o durante el segundo y tercer turno, la tecnología VSD es especialmente útil porque reduce el desperdicio eléctrico y ahorra dinero.

Los compresores de aire son dispositivos de una o dos etapas. La principal diferencia es la cantidad de veces que se comprime aire entre la válvula de entrada y la boquilla:

• Compresor de una etapa: con este tipo de compresor, el aire se aspira en un cilindro y se atrapa, luego se comprime en una sola carrera con un pistón. El aire solo se comprime una vez, luego viaja a un tanque de almacenamiento.
• Compresor de dos etapas: un compresor de dos etapas exprime el aire dos veces, logrando así presiones más altas que las unidades de una sola etapa. Aunque el aire se canaliza a un cilindro y se comprime, no se envía a un tanque de almacenamiento. Más bien, el aire viaja a un pistón más pequeño para una segunda carrera y luego se envía a un tanque de almacenamiento.