Compresores rotativos tipo Tornillo Los compresores a tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazados que rotan paralelamente con un juego o luz mnima, sellado por la mezcla de aire y aceite. Caractersticas Silencioso, pequeo, bajo costo Flujo continuo de aire o Fcil mantenimiento Presiones y volmenes moderados Operacin: Al girar los tornillos, el aire entra por la vlvula de admisin con el aceite. El espacio entre los labios es progresivamente reducido al correr por el compresor, comprimiendo el aire atrapado hasta salir por la vlvula de salida. En los compresores a tornillo hmedos los engranajes y tornillos son lubricados por el aceite que acta tambin como sello. Tpicamente tienen filtros coalescentes para eliminar el aceite del aire o gas comprimido. Los compresores a tornillo secos (oil-free) requieren lubricacin de sus engranajes, cojinetes y/o rodamientos pero los tornillos operan en seco. Los tornillos normalmente operan en el rgimen de lubricacin lmite y mixta mientras los engranajes trabajan con lubricacin hidrodinmica. Lubricante: Los compresores lubricados con inyeccin de aceite utilizan aceites R&O (resistente a oxidacin por lo que trabaja entre 80 C y 120 C y con aditivos contra la corrosin) y aceites hidrulicos AW (antidesgaste). Los engranajes son lubricados por salpicadura con aceite R&O. Tpicamente utilizan viscosidades entre ISO 32 e ISO 68 de acuerdo a la temperatura del ambiente, la velocidad de giro y el tamao de sus tornillos y luz. El aceite tiene que tener una buena capacidad antiespumante y buenas caractersticas de enfriamiento por la alta velocidad y temperatura de operacin. El ndice de viscosidad natural del aceite tiene que ser alto para evitar cizallamiento y sellar los tornillos. Un aceite que utiliza muchos polmeros para mantener su ndice de viscosidad sufrir ms cizallamiento y no sellar tanto como uno con un ndice natural alto (grupo II, sintetizado o sinttico tradicional) Los aceites hidrulicos (AW) formulados con aceite bsico API grupo I no deberan ser utilizados sobre 70 C por su oxidacin. Caso contrario se tendr que cambiar aceite con mayor frecuencia y limpiar los residuos de oxidacin, resinas y polmeros de las superficies y cojinetes. Estos depsitos son muy difciles de eliminar de los enfriadores (intercambiadores de calor) del aceite. En sistemas que tienen cojinetes de plata no se debe usar aceites AW con aditivos tradicionales de zinc y fsforo por el dao que hace el zinc a la plata.

Son mquinas donde los rotores helicoidales engranados entre si y ubicados dentro de una carcaza, 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 carcaza, 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 mas 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.

Un compresor de tornillo consta de dos rotores helicoidales de ejes paralelos, engranados entre s (ver Fig. 6.1) girando dentro de una carcaza o envolvente. En corte transversal, uno de los tornillos presenta lbulos y otro entrantes en que se introducen los lbulos (ver Figs. 6.1 y 6.2)El rotor de lbulos suele ser el movido por el motor y el que imprime movimiento al otro mediante el engrane. Las velocidades de rotacin suelen no ser menores de 2000 R.P.M. ni mayores de 12000 R.P.M. El gas ingresa al interior de la carcaza por uno de los extremos de los tornillos; es atrapado en el espacio entre dos filetes consecutivos y la envolvente, y trasladado hasta la boca de salida, en el otro extremo de los tornillos. Dicho espacio conteniendo gas reduce su volumen al llegar a la pared posterior de la cmara, antes de descubrirse la lumbrera de escape. Algunos diseos tienen los lbulos de altura decreciente desde la entrada a la salida, con lo que la compresin se realiza parcialmente durante el recorrido axial.

El engrane entre los rotores ocasionara importantes prdidas por friccin, adems de un rpido desgaste, si no se tomaran medidas para impedirlo. Las soluciones pueden ser: a) Transmitir el movimiento a los dos rotores helicoidales independientemente, mediante engranajes externos. Tiene las desventajas de requerir una sincronizacin muy delicada entre los engranajes y la de producir fugas entre ambos tornillos que hacen muy bajo el rendimiento volumtrico. Se utiliza esta solucin cuando se requiere gas totalmente exento de contaminacin por lubricante; las dilataciones debidas a la mala refrigeracin limitan esta solucin al caso de bajas relaciones de compresin.b) Lubricar abundantemente con un aceite adecuado. Con esta solucin se logra, adems de disminuir la friccin, sellar y refrigerar de manera anloga a los compresores de paletas deslizantes. Anlogamente al caso de stos, el gas arrastra una cantidad inadmisible de aceite; ste debe ser separado y recirculado hacia el compresor. (ver esquema de figura 6.4.). Esta es la solucin comnmente adoptada (sin perjuicio de tambin engranar exteriormente). Tal como se mencion para los compresores de paletas deslizantes, la abundante lubricacin absorbe calor haciendo al proceso del gas prcticamente isotermo con el consiguiente ahorro de energa. Al igual que en los compresores de paletas, la recirculacin, filtracin y enfriamiento del aceite consume alguna energa adicional, lo que desmejora el aprovechamiento energtico global de la mquina. Pero este aceite tambin colabora en el sellado de los huelgos entre partes mviles, mejorando el rendimiento volumtrico.

Este tipo de compresores se est usando cada vez ms para aplicaciones de no muy alta presin, como herramientas neumticas, servicios generales de planta o refrigeracin. Suelen funcionar con pocas vibraciones, por lo que no precisan fundacin especial. Suelen ser encerrados en cabinas metlicas aislantes del sonido, por lo que en sus alrededores suele no haber ms de 75 a 80 dBA .Debido a la abundante lubricacin, su desgaste es prcticamente nulo, aunque un descuido en este aspecto origina desperfectos de difcil solucin. El rendimiento mecnico raramente es inferior a 0,9. La presin que logra es relativamente reducida: es raro encontrar compresores de tornillo de una etapa con relaciones de compresin mayores de 11 12.