Elegir la mejor tecnología de compresor

Para elegir la tecnología de compresor más adaptada a nuestras necesidades, tendremos que tener en cuenta diversos factores. Lo primero, el caudal y presión que nos hacen falta, por supuesto. Pero también el ciclo de funcionamiento (intermitente o constante), la calidad del aire (nivel de filtración, temperatura de rocío, exento o no de aceite) y el presupuesto del que disponemos.

En este artículo te facilitamos una guía con los principales criterios a considerar a la hora de elegir la tecnología de un compresor y las ventajas e inconvenientes de cada una.

Compresores de desplazamiento positivo

El principio de funcionamiento de los compresores de desplazamiento positivo consiste fundamentalmente en confinar un determinado volumen de aire para comprimirlo, es decir, aumentar su presión, gracias al movimiento de uno o varios elementos móviles.

  • Compresores de pistón
  • Compresores de tornillo rotativo

También existen compresores tipo scroll, o de paletas, pero nos centraremos en los dos tipos mencionados por ser los más frecuentes y los que tienen un campo de aplicación más extenso.

Compresores de pistón

En este caso, el movimiento del pistón provoca la aspiración de un determinado volumen de aire al interior de un volumen cerrado (la cámara de compresión). Cuando el pistón realiza el desplazamiento contrario, reduce el volumen del aire confinado dentro de la cámara de compresión, aumentando así su presión.

principio de funcionamiento compresor de pistón
Principio de funcionamiento de un compresor de pistón

La tecnología de los compresores de presión es la más antigua. Estos equipos son los que requieren una menor inversión y su mantenimiento es bastante sencillo. No se adaptan bien a solicitaciones constantes, ya que necesitan parar para refrigerarse correctamente y de lo contrario pueden sobrecalentarse. Por este motivo, sólo se aconseja su instalación para casos de funcionamiento intermitente, en los que el compresor funciona aproximadamente un 50% del tiempo. Además, otro de los problemas que pueden ocasionar es el nivel de ruido generado: del orden de 94 dBA para un compresor de 1,5 kW.

Los compresores de pistón cubren un rango de caudales de 5 a 50 ó 60 Nm3/h (1 a 16 l/s), alcanzando presiones de hasta 30 bar. Funcionan a velocidad fija, por lo que no se adaptan bien a aplicaciones que requieran una regulación fina de caudal o presión. Pueden ser lubricados con aceite (en cuyo caso es probable que nos encontremos aceite aguas abajo del compresor) o exentos de aceite.

Se instalan con frecuencia en pequeños talleres mecánicos, de reparación de vehículos…etc. Si vas a elegir un compresor de esta tecnología, sobre todo recuerda que no puedes tenerlo funcionando continuamente. Si sólo necesitas un uso intermitente, esta puede ser una buena opción para ti.

Compresores de tornillo rotativo

La diferencia principal con respecto al compresor de pistón, es que mientras el de pistón comprime el aire en dos fases (aspiración y compresión), el de tornillo lo hace de manera continua, de forma que no se producen alteraciones en el flujo.

Un rotor macho y uno hembra, los dos con forma de tornillo helicoidal, giran en sentido contrario, de forma que entre ambos se forma un volumen que se va reduciendo a medida que el aire se desplaza a lo largo del eje del rotor, desde el lado de la aspiración, hacia el lado de descarga. Esta reducción de volumen provoca el aumento de presión del aire.

Principio de funcionamiento compresor de tornillo rotativo
Principio de funcionamiento de un compresor de tornillo rotativo

Los compresores de tornillo rotativo tienen un mejor rendimiento energético que los de pistón, es decir, que producen un mayor caudal de aire comprimido por cada kW de energía consumida. Cubren un rango de caudales mayor que los compresores de pistón, de 40 a 1.000 Nm3/h, pudiendo alcanzar presiones de hasta 10 bar.

El nivel de inversión es mayor que para los compresores de pistón. A diferencia de estos últimos, los compresores de tornillo rotativo sí se adaptan a solicitaciones constantes y regímenes de funcionamiento continuos.

Además, es posible instalar variadores de frecuencia (VSD) en los compresores de tornillo rotativos, lo que puede reducir significativamente el gasto en energía.

También son más silenciosos que los compresores de pistón: el nivel de ruido puede estar en torno a los 80 dB, y se puede reducir significativamente (hasta valores rondando los 70 dB) en el caso de equipos montado en el interior de un bastidor aislante.

Turbocompresores

La diferencia con respecto a los compresores de desplazamiento positivo es que, en el caso de los turbocompresores, no existe confinamiento de un volumen de aire, sino que se aumenta la presión del aire de forma continua, mientras el aire fluye. El principio de funcionamiento se basa en la aceleración del aire que se «lanza» a gran velocidad sobre los difusores que transforman la energía cinética en presión. Hablaremos de compresores centrífugos radiales y axiales

Compresores centrífugos radiales

Son los más frecuentes en la categoría de los turbocompresores. El movimiento rotativo, muy rápido, del rotor produce el efecto de aspiración del aire al interior de la máquina. Impulsado a gran velocidad por los álabes del rotor hacia el difusor, el aire es descargado a presión.
La siguiente imagen ilustra este principio de funcionamiento:

Principio de funcionamiento compresor centrífugo radial

Abarcan un rango de caudales muy grande, pudiendo alcanzar los 5.000 Nm3/min, 300.000 Nm3/h, con presiones de hasta 30 bar.

Compresores centrífugos axiales

A diferencia de los anteriores, en los axiales el aire se desplaza en sentido longitudinal, en paralelo al eje del rotor. Son máquinas multietapa en las que el aire pasa sucesivamente por varias etapas de aceleración y compresión durante su avance a lo largo del eje.

Los compresores axiales alcanzan valores de caudal máximo mayores aún que los radiales: hasta 20.000 Nm3/min (1.200.000 Nm3/h).

La principal ventaja de los compresores centrífugos, tanto radiales como axiales, es que pueden funcionar de forma prácticamente continua. Además, tienen menor tamaño y peso que los compresores de desplazamiento positivo, para un mismo caudal de aire comprimido.

Sin embargo, uno de los mayores inconvenientes que presentan con respecto a los compresores de tornillo, es su menor flexibilidad en el rango de operación. Es decir, que alcanzan un caudal máximo muy grande, pero la regulación en caudales pequeños no es buena. Además, al ser máquinas muy específicas y menos habituales que los compresores de desplazamiento positivo, su mantenimiento es más complejo.

Rangos de funcionamiento – qué tecnología de compresor elegir en función del caudal y la presión

El siguiente gráfico muestra los rangos de caudal y presión cubiertos por los diferentes tipos de compresores.

A la hora de verificar el caudal, no olvides tener en cuenta que el caudal en condiciones normales (Nm3/h o Nm3/min) no se corresponde exactamente con el caudal que tu compresor podrá proporcionarte en realidad (FAD, Free Air Delivered).

Rangos de funcionamiento para selección de tecnología compresor

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