Compresores de tornillo Son mquinas donde los rotores helicoidales engranados entre si y ubicados dentro de una carcasa, comprimen y desplazan el gas hacia la descarga. Los lbulos de los dos rotores no son iguales; los ajustan en las cavidades de la hembra o rotor conducido. Los rotores pueden no tener el mismo nmero de lbulos. Por lo general el rotor principal tiene menos lbulos y por ello opera a mayor velocidad.El principio de funcionamiento de estos compresores : inicialmente el aire llena el espacio entre los dos lbulos, y a medida que los rotores giran, el volumen entre los rotores disminuye obtenindose progresivamente la compresin deseada La carencia de vlvulas de aspiracin y descarga, y la inexistencia de fuerzas mecnicas desequilibradoras, hacen que el compresor del tornillo pueda funcionar a elevadas velocidades. En consecuencia, combina una elevada capacidad con reducidas dimensiones. Los compresores de tornillos del tipo seco utilizan engranajes de sincronizacin externos para los rotores macho y hembra. Al no a ver contacto entre rotores ni entre estos y la carcasa, no se necesita ningn tipo de lubricacin dentro de la cmara de compresin. El aire suministrado es excento de aceite. Para mantener el rendimiento del compresor en pequeas capacidades se necesitan velocidades de eje muy elevadas. Sin embargo, inyectando aceite en la cmara de compresin se pueden utilizar velocidades ms reducidas. El aceite inyectado cumple de 3 funciones: Cerrar las holguras internas. Enfriar el aire durante la compresin. Lubricar los rotores. La lubricacin interna hace posible prescindir de los engranajes de sincronizacin. El aceite inyectado se recupera y recircula despus de la compresin. Debido a que la temperatura del aceite puede mantenerse en un nivel bajo, se puede recuperar en la prctica, todo el aceite. La recuperacin del aceite se realiza en 2 etapas En primer lugar en un separador mecnico y a continuacin en un filtro montado en el interior del depsito de aire. Por regla general de inyeccin se realiza utilizando la presin del aire de descarga. Se emplea una vlvula de presin mnima para asegurar la presin en el aceite de inyeccin aunque la de salida descienda. En la figura anterior puede apreciarse un compresor tpico de tornillos helicoidales, libres de aceites, en la cual el rotor macho y hembra estn cerrados en una carcasa comn refrigerada por agua y soportados sobre rodamientos Estos compresores son mquinas de desplazamiento sin vlvulas de aspiracin o descarga. Estos no producen compresin interna. La compresin tiene lugar en un tanque posterior debido a las sucesivas entregas de aire.

Esto restringe su uso a sopladores y maquinas de baja relaciones de compresin (aprox.2). Usualmente operan como mquinas de una sola etapa, pero pueden obtenerse versiones de 2 y 3 etapas. El principio de funcionamiento se define como sigue: 2 rotores idnticos y usualmente simtricos giran en direcciones opuestas, dentro de una carcaza cilndrica impulsando continuamente volmenes iguales de aire. La carcaza del compresor no es lubricada y si enfriamiento es por aire.Cmo funcionan los Compresores a Tornillo?En estos tiempos, elcompresorms usado es elcompresor a tornillopor tener mejores prestaciones, que otroscompresoressimilares. ste es conocido comocompresor rotativocompresor helicoidal, y en ingls,screw air compressor. Tambin -en otros trminos-, se le conoce como uncompresor de desplazamiento positivo. Los compresores a tornillo cuentan con un mayor rendimientoyson losms pedidos dentro del mercadodebido aquesu regulacin de potencia es sencilla. Lo nico que podra ser perjudicial es que no es accesible para todos por su elevado costo, ya que cuenta con una mayor complejidad mecnica.Cmo funciona uncompresor?La compresin de gas que realiza es de manera continua, pasando por dos tornillos giratorios. De all adquiere el nombre decompresor a tornillo.Elcompresorde doble tornillo, tiene dos rotores que se denominan macho y hembra. El macho posee 4 lbulos y la hembra 6 alvolos.El proceso es el siguiente:1. Aspiracin:este proceso se lleva a cabo cuando el fluido ingresa a travs de la entrada de aspiracin. As se llenan todos los espacios creados entre los lbulos, los alvolos y la carcasa. ste va aumentando progresivamente en longitud durante la rotacin a medida que el engrane de los rotores se encuentre ms cerca hacia donde se va a realizar la descarga. Esta fase acaba una vez que el fluido ha ocupado toda la longitud del rotor.2. Compresin:esta etapa se da cuando el fluido es menor que su volumen debido al engranaje final de los rotores y en consecuencia se ve un aumento de su presin.3. Descarga:ste vendra a serel ltimo proceso que se lleva a cabo. Aqu el fluido es descargado continuamente hasta que el espacio entre los lbulos de los rotores ya no se puede observar. Es decir,desaparece.Estas tres etapas son las que se deben llevar a cabo para que elcompresor a tornillopueda funcionar adecuadamente. Tambin haycompresorescon un slo tornillo, de funcionamiento ms sencillo.Partes de un compresor a tornillo1. Engranaje de sincronizacin:los dos tornillos no se encuentran en contacto, por ello es necesario este engranaje para que ambos giren en el sentido correspondiente.2. Rodamiento del rotor:permite el movimiento del eje del rotor.3. Separador:mantiene separadas la zona de compresin (lugar donde se encuentran los tornillos) y la zona de transmisin (lugar donde se encuentran los rodamientos, engranajes de sincronizacin, etc.)4. Rotor hembra:es el que se encuentra formado por alvolos (cavidades).5. Empaquetaduras:no permite que el aceite salga de la zona de compresin.6. Pin:transmite el movimiento al sistema.7. Chaqueta refrigeradora:mantiene la temperatura del sistema constante, ya que sta aumenta cuando el equipo se encuentra trabajando.8. Rotor macho:es el que se encuentra formado por lbulos.9. Agujero de ventilacin:permite regular, conjuntamente con la chaqueta refrigeradora, la temperatura del equipo.10. Puerto de salida de aceite:permite la salida de aceite al exterior del equipo.11. Agujero de drenaje:permite la salida del aceite de la cmara de compresin.12. Pistn de equilibrio:mantiene a los dos ejes a la misma distancia.

ANTECEDENTES

En 1878 Heinreich Krigar of Germany desarrollo el primer compresor de tornillo, pero no es hasta 1930 que Alf Lisholm introdujo el peril de los modrenos compresores helicoidales.Compresor Krigar

Los compresores helicoidales utlilizados en tcnicas frigorficas pueden ser de dos tipos:a)De dos rotores, (Lysholm), que comenzaron a utlilizarse en los aos 30 y estn compuestos de dos husillos roscados (rotores), uno motor y otro conducido.

b)De rotornico, (Zimmem), que comenzaron a utilizarse en los aos 60 y estan compuestos por un rotor o husillo roscado nico, que engrana con un par de ruedas satlites dentadas idnticas.Compresor Lysholm

CLASIFICACIN

El compresor de tornillo es un dispositivo de tipo rotativo y desplazamiento positivo. Existen dos variantes:De tornilloMonotornillo con satlitesCOMPRESORES DE DOBLE TORNILLO

Esta integrado por dos engranajes helicoidales, o tornillos, en contacto que giran en sentido contrario. Uno de ellos, el motriz, posee lbulos, el otro tornillo( hembra) es desplazado por el primero y presenta en su lateral canales que se corresponden con los pasos del tornillo motriz (macho). El refrigerante procedente del avaporador queda atrapado en los espacios existentes entre los dientes del tornillo hembre, dando vueltas con l y comprimiendose a medida que avanza hacia la salida, ya que el volumen disponible entre las ranuras que dajan los tornillos va disminuyendo gradualmente.

El rotor macho acoplado al motor elctrico tiene de 4 a 5 lbulos, mientras que el rotor hembre suele poseer 6 7 cavidades.Engrane

Screw compressor dos rotores

Para asegurar el cierre hermtico de las cmaras de trabajo y, por lo tanto, la separacin de las cavidades de aspiracin e impulsin del compresor, la seccin transversal de los dientes ha evolucionado desde, un perfil circular, hasta perfiles cicloidales, en orden a mekorar el funcionamiento mecnico y dinmico de los rotores.

El perfil del tornillo conductor es convexo, mientras que el del conducido es cncavo; el rotor conductor, conectado el eje motor, gira ms rpido que el conducido en la relacin, 6/4=1,5 6/5=1,2.

El vapor que penetra por la cavidad de apiracin, situada en uno de los extremos del compresor, llena por completo cada una de las cmaras de trabajo helicoidales del rotor conducido.

Durante el gira de los rotores, las cmaras de trabajo limitadas entre los filetes de los rotores y las superficies internas del estator, dejan de estar en comunicacin directa con la cavidad de aspiracin y se desplazan junto con el vapor a lo largo de los ejes de rotacin.

En un momento determinado, cada cmara de trabajo se cierra por uno de sus extremos mediante uno de los cuatro dientes del rotor conductor, quedando as atrapado un volmen de vapor V1, que queda desconectado de la aspiracin a la presin P1(fin de la fase de admisin), comenzando la etapa de compresin; al proseguir la rotacin, el volmen se va reduciendo hsta que se pone en comunicacin con la lumbrera de escape, alcanzando un vapor V2, a la presin P2, momento en que se produce el fin de la fase de compresin y comienzo de la de escape.

Cada una de las cmaras de trabajo se comporta como si el cilindro fuese un compresor alternativo, en donde cada diente del rotor conductor hace las veces de pistn, que primero cierra y despus comprime el volumen inicialmente atrapado V1, por lo que un compresor helicoidal no es sino un compresor alternativo de seis cilindros helicoidales, en el que se han eliminado el cigeal, el espacio muerto y las vlvulas de admisin y escape.Estructura Interna

Fases

Fase de" Aspiracin - Transporte"

Cuando giran los rotores, el gas fluye a travs de la entrada de aspiracin y llena los espacios adyacentes situados entre los lbulos. Estos espacios aumentan en longitud durante la rotacin a medida que el engrane se aproxima al lado de descarga. Cuando el espacio entre los lbulos se llena con el gas de aspiracin, en toda la longitud del rotor, la conexin de aspiracin se cierra y termina la fase de aspiracin.

Fase de" Compresin"

Al continuar la rotacin disminuye el espacio entre los lbulos, de modo que el gas encerrado es comprimido y aumenta la presin.

Fase de" Descarga"

Cuando el rotor est en cierta posicin, el gas llega a la salida de descarga, inicindose esta fase, la cual contina hasta que el espacio entre los lbulos quede completamente vaco.

Inyeccin de Lubricantes

Los compresores de tornillo son, en general, lubricados mediante inyeccin directa de aceita a temperatura controlada.

La cantidad de aceite inyectada es muy elevada, ya que adems de lubricar, deben proporcionar estanqueidad (evitar cortocircuitos hacia la lumbrera de admisin), y absober calor de compresin.

La inyeccin de aceite aumenta la potencial relacin de compresin. Adems de cerrar el espacio entre los rotores, el aceite iguala la temperatura de stos y reduce con eficacia la temperatura de descarga a un valor seguro, incluso con relaciones de compresin del orden de 18.

El aceite se recupera en un separador de aceite, situado en la canalizacin de descarga, y es previamente enfriado, antes de su inyeccin en la cmara de compresin.Tipos de enfriamiento de lubricante