Hay muchos componentes críticos involucrados en los compresores de aire de tornillo rotativo, y el lubricante que utilizamos es de vital importancia en el proceso. Las máquinas de tornillo dependen en gran medida de estos fluidos para la lubricación de los rodamientos, la limpieza del sistema, la eliminación de agua, el sellado y también la transferencia de calor. Estos fluidos funcionan en un entorno muy demandante y deben funcionar bien en circunstancias que normalmente pueden ser considerado una tortura en otras aplicaciones de lubricantes; los utilizamos en altas velocidades, a través de temperaturas abrasadoras.
Comprender los conceptos básicos del sistema de aceite puede ayudarnos a dimensionar la importancia del lubricante y ofrecer algunos consejos cuando hay signos de problemas. En este artículo, repasaremos los componentes principales del sistema de aceite y algunos problemas comunes asociados con ellos. Todos los componentes principales se pueden encontrar en las máquinas de tornillo con inyección de aceite, pero dependiendo del fabricante, puede haber diferencias en su orden de operación en el circuito.
El tanque separador aire aceite
Comenzaremos nuestro recorrido de componentes en el mismo lugar donde terminaremos:
El cárter de aceite o también conocido como tanque separador aire/aceite. Es el depósito es donde se almacena el aceite para su uso en el sistema. Por lo general, se encuentra en la sección inferior de un cilindro en forma de tanque, que también alberga componentes utilizados en el proceso de separación de aire / aceite. Este es normalmente un componente libre de problemas en el lado del sumidero, aunque ciertas condiciones pueden causar fallas prematuras y contaminación. La mayoría de los problemas relacionados con el tanque separador provienen del agua si se acumula una cantidad de agua en el tanque debido a las bajas temperaturas del aceite, o si el proceso de separación no se vaporiza el agua que proviene del calor de compresión puede continuar afectando negativamente al lubricante durante un largo período de tiempo. Esta acumulación de agua no solo puede dañar la máquina al reemplazar aceite en áreas lubricadas críticas, también puede causar corrosión en el tanque, que conduce a la contaminación con partículas y metales no deseados. El tanque separador es normalmente nuestro punto bajo en el sistema, por lo que también existe el riesgo de contaminantes o partículas recogidas a través de la entrada, separándose y acumulándose en el fondo del tanque. Cuando esto ocurre, el lubricante puede mostrar un alto recuento de partículas o metales no deseados en un análisis de aceite, y puede engañar a los técnicos incluso después de cambios nuevos de lubricante. Dado que estas partículas tienen tiempo de asentarse en el tanque, los cambios de aceite no las eliminan de manera muy eficaz, podemos cuidar el tanque separador de aire/ aceite observando el análisis del aceite para determinar el contenido de agua, asegurándonos de minimizar el arrastre de demasiada humedad y limpiando e inspeccionando periódicamente el área del depósito cuando sea posible.
Filtro de aceite
Nuestro primer componente fuera del tanque separador aire/aceite suele ser un filtro de aceite. En la mayoría de los casos, tenemos un filtro de aceite centrífugo giratorio de estilo automotriz, que está diseñado para un flujo alto y una excelente filtración de partículas. El aceite del tanque separador fluye a través de pequeños pasajes de entrada alrededor de la entrada del filtro y es forzado a través de una abertura cerca del lado cerrado de la carcasa del filtro, donde pasa a través de una media filtrante, luego sale por el puerto central roscado y corriente abajo del filtro. Estos filtros son muy eficaces para eliminar las partículas que pueden ser ingeridas del aire exterior a medida que ingresan por la succión. Otros contaminantes también pueden quedar atrapados en el medio, evitando daños al compresor de aire. Los ejemplos incluyen sólidos que pueden haberse formado a partir de un lubricante en proceso de descomposición, materiales de desgaste como metales de piezas húmedas que comienzan a degradarse y materiales de sellado defectuosos. Muchos de estos filtros contienen una válvula de alivio resorte en la entrada del filtro, que abrirá y desviará el aceite cuando es demasiado pesado para pasar eficazmente a través de la media filtrante, además tiene el beneficio adicional de proteger la máquina de la inanición del aceite mientras está frío y con una viscosidad más alta, a medida que el aceite sube a la temperatura de funcionamiento óptimo, la válvula se sella y envía el fluido a través de la media filtrante. Estos filtros son un elemento de mantenimiento clave y deben cambiarse regularmente para garantizar un tanque separador de aire/aceite libre de partículas. Si estos filtros se obstruyen por completo, privarán de lubricante al sistema y pueden causar daños catastróficos. También representan un punto de fuga común si falla el sello (o‘ring) alrededor de la brida o si el filtro no se asienta correctamente.
Válvula termostática
Esta es nuestra primera parada en nuestro viaje por el sistema. Esta válvula dirigirá nuestro lubricante hacia su siguiente componente en función de la temperatura. Al igual que el aceite de motor en un automóvil, el lubricante para compresores de aire funciona mejor dentro de un cierto rango de temperatura. Los lubricantes para compresores de aire a temperatura ambiente tienen una viscosidad o un espesor mucho más alto que el deseado a la temperatura de funcionamiento. Como vamos a operar esta máquina a un ciclo de trabajo constante, el fluido se fabrica para tener un rendimiento óptimo una vez que alcanza su temperatura de funcionamiento óptimo.
Cuando el compresor de aire se enciende por primera vez y el aceite está frío, esta válvula dirigirá nuestro aceite directamente hacia la unidad compresora y lo desviará del enfriador de aceite. Esto asegurará que el lubricante se caliente rápidamente y pueda realizar con eficacia todas las tareas que le exigimos. Una vez que el lubricante alcanza una temperatura de funcionamiento aceptable, esta válvula dirigirá el flujo de aceite hacia el enfriador de aceite para mantener esa temperatura de funcionamiento y garantizar que el aceite no se sobrecaliente. Estas válvulas suelen ser bastante robustas y suelen ofrecer años de servicio fiable, aunque presentan algunos puntos de fuga. Hay ocasiones en las que esta válvula puede obstruirse con material extraño que puede estar presente en el lubricante. Esto es raro, ya que este componente suele estar después del filtro de aceite, pero la acumulación de partículas pequeñas en las partes húmedas de esta válvula puede hacer que se obstruya o atasque. Afortunadamente, los compresores de aire de tornillo rotativo modernos tienen controles que apagarán la máquina si se detecta una pérdida de lubricante o altas temperaturas, evitando daños catastróficos a la unidad de compresión. Otra falla posible pero poco común podría estar relacionada con una válvula que no puede moverse a su posición alternativa, Este tipo de falla podría estar relacionada con el actuador de la válvula, problemas de comunicación con el controlador o causada por suciedad que impiden el movimiento de las válvulas esto puede causar que el lubricante permanezca sin pasar por el enfriador de aceite , causando una alta temperatura del lubricante con bastante rapidez, o la válvula puede enviar continuamente el fluido al enfriador independientemente de temperatura, provocando la acumulación de exceso de agua en el tanque, impidiendo que el lubricante se precaliente correctamente.
Radiador
Nuestra próxima parada, asumiendo que nuestro lubricante ha alcanzado su temperatura de funcionamiento, será en el enfriador de aceite. Como nuestro lubricante ha sido sometido a una fricción extrema y soporta la mayor parte del aumento de temperatura por el calor de compresión, el lubricante estará muy caliente. La temperatura tendrá muchos efectos negativos en el lubricante. Acorta la vida útil de los aditivos clave que están diseñados para aumentar la resistencia a la degradación, modificar las viscosidades, prevenir la formación de espuma excesiva y podrían formar aditivos indeseables. Las altas temperaturas afectan a casi todos estos aditivos, otro desafío radica en las propias materias primas, que se volverán ácidas si se sobrecalientan. El ácido conduce al barniz que puede obstruir los componentes del sistema disminuyendo la eficiencia y causan daños graves. Todas estas circunstancias pueden evitarse con un enfriador de aceite eficaz.
Compresores de aire refrigerados por aire
Este componente, es similar al radiador de su automóvil, pasa el fluido a través de un tubo encerrado en un bloque de deflectores, diseñado para optimizar la transferencia de calor. Tienen un ventilador de alta capacidad que fuerza el aire a través de los deflectores y fuera del gabinete, eliminando grandes cantidades de calor del lubricante. Estos ventiladores tienen el beneficio adicional de eliminar el calor de todos los componentes dentro del gabinete, y en el diseño del enfriador, su ventilador y el gabinete en sí, suele involucrar ingeniería para garantizar que el flujo de aire se optimice para eliminar el calor. Estos refrigeradores deben limpiarse y mantenerse para garantizar que se logre una transferencia de calor adecuada cuando las superficies externas de estos refrigeradores acumulan una cantidad excesiva de polvo u otros desechos del aire que se fuerza a través de ellos, la transferencia de calor se puede interrumpir provocando altas temperaturas del aceite. Simplemente soplar aire limpio a través de un enfriador y eliminar esta acumulación puede tener un efecto drástico en la temperatura de funcionamiento de un compresor de aire. Internamente, los refrigeradores pueden acumular barniz o lodo, que pueden acumularse en las paredes más frías, y aislar el lubricante de la pared interior mucho más fría de la tubería. Esto a menudo se puede eliminar con un lubricante solvente limpiador, diseñado especialmente para este propósito con el compresor operando por cierta cantidad de horas antes de sustituirlo.
Compresores de aire refrigerados por agua
Estas máquinas utilizan un intercambiador de calor líquido en lugar de un enfriador de aire / aceite. El lubricante pasa por una serie de tubos que corren horizontalmente a través de un cilindro que se llena con un medio refrigerante. El medio de enfriamiento trabaja en un circuito presurizado, de modo que el líquido refrigerante (agua) fluye constantemente a través del intercambiador. A medida que el fluido frío pasa por los tubos de aceite caliente, el calor se transfiere al líquido refrigerante y se elimina del lubricante. Este es un método menos común de enfriamiento de aceite, ya que requiere una gran cantidad de equipos auxiliares en la mayoría de las aplicaciones y generalmente solo se usa en entornos donde el enfriamiento por aire del lubricante puede no ser factible, o el sistema de agua de enfriamiento se usa para otras aplicaciones, lo que hace la refrigeración por agua una opción práctica. Los problemas comunes con el enfriamiento por agua pueden incluir la incrustación con carbonato de calcio (sarro) del agua de enfriamiento que no se trata adecuadamente. Esto puede provocar la falla de intercambio de calor entre el lubricante y el agua de refrigeración, en caso de una perforación del enfriador se puede mezclar el agua de enfriamiento con el aceite, otra preocupación es la temperatura del agua de enfriamiento, puede estar demasiado fría, provocando la acumulación de agua por el calor de compresión, o no lo suficientemente fría, provocando altas temperaturas del aceite.
Válvula de paro de aceite
Nuestro sistema de aceite está bajo presión durante el funcionamiento normal y fluye a través de la válvula de paro de aceite, normalmente en su camino hacia la unidad de compresión. Esta es normalmente una válvula piloto en línea que se cierra al apagarse y ayuda a conservar algo de aceite en la unidad compresora antes de un nuevo arranque. Sin esta válvula, podríamos quedarnos muy bajos o completamente sin lubricante en la unidad compresora a medida que disminuimos la presión, o el aceite podría fluir hacia atrás cuando apagamos el compresor y el compresor desfoga el aire remanente en el tanque separador de aire aceite.
Unidad de compresión
Todos nuestros componentes hasta ahora han cumplido su propósito, por lo que ahora nuestro lubricante va a hacer su trabajo. El lubricante bañará nuestros rodamientos de elementos giratorios en aceite limpio y tibio, formando una película entre los elementos rodantes dentro del rodamiento y la pista de rodamientos, evitando el contacto directo de metal con metal. La totalidad de los ensamblajes rotativos viajará sobre esta película, reduciendo drásticamente la fricción y optimizando la eficiencia. A medida que se inyecta el aceite en la carcasa, formará una película delgada sobre las puntas del rotor y se convertirá en el método de sellado principal para garantizar que el aire se comprima entre los rotores, ya que nuestro aire ahora comprimido sale de la unidad compresora. En este punto, el lubricante se emulsiona con agua, que se ha extraído de la humedad del aire exterior durante la compresión, y el aire comprimido en sí. En este punto del proceso, las principales preocupaciones de nuestro lubricante son la temperatura y el agua. El lubricante va a recoger temperaturas extremadamente altas a través de este proceso y aliviará los rotores y cojinetes de este calor extremo al sacar la temperatura y alejarla de la unidad compresora. El lubricante debe estar muy cerca de su viscosidad de diseño para que esto ocurra de manera efectiva. Si el aceite es demasiado espeso, es posible que no transfiera el calor lo suficientemente rápido. Esto puede conducir a una alta temperaturas en la unidad compresora que pueden traer problemas de operación.
Los lubricantes que se han vuelto ácidos pueden formar sólidos en los huecos de los rotores, lo que puede ser extremadamente perjudicial para el rendimiento y la eficiencia. Otra falla menos común que puede ser catastrófica es la falta de lubricante en la entrada de la unidad de compresión. En este raro caso, el elemento funciona sin la presencia del lubricante en absoluto, los cojinetes solo funcionarán por un corto tiempo sin lubricante que separe las piezas móviles y sin que se produzca transferencia de calor. En la mayoría de los casos, en menos de un minuto, el calor extremo hará que los rotores se hinchen y entren en contacto con la carcasa interior. Por lo general, esto da como resultado la destrucción de la unidad de compresión.
Separador aire / aceite
La unidad de compresión ha descargado una emulsión de aire, aceite y agua extremadamente calientes, y es hora de separar el aire comprimido y llevar nuestro lubricante de regreso al tanque separador y eliminar el agua que recogimos en la unidad de compresión. Todas estas tareas las realizará el separador. Vamos a inyectar esta mezcla en el mismo tanque en forma de cilindro en el que se almacena nuestro aceite. Nuestro cilindro contiene un elemento separador / filtro grande en la parte superior, cerca del puerto de entrada por donde entrará nuestra mezcla a presión. Este es un filtro de tipo coalescente que evitará que el lubricante salga del sistema, ayudará a atrapar impurezas y proporcionará una barrera para que nuestro lubricante no tenga otra alternativa que volver al tanque separador. La mezcla girará alrededor del exterior de nuestro separador creando un efecto centrífugo, causando que la mayor parte de nuestro lubricante se separe y gotee por el interior del cilindro y regrese al fondo. Nuestro elemento separador en el medio de esta mezcla giratoria solo permitirá que nuestro aire comprimido pase a través de la media filtrante final, creando un efecto coalescente y evitando que el aceite y el agua escapen hacia el postenfriador. Este proceso también vaporiza el agua del calor de compresión y permite que vuelva a la atmósfera. la media filtrante es una eficaz barrera para permitir que pase el lubricante, y formará gotas más grandes a medida que se acumula en la base del elemento, y caerá hasta el área inferior del tanque, donde comenzará el ciclo nuevamente. Parte del lubricante que paso a través de la media filtrante será recogida por el tubo de barrido de aceite desde el centro de nuestro separador y de regreso a la unidad de compresión.