¿Cómo funcionan los compresores de aire sin aceite?

Puntos clave:

• Los compresores sin aceite no usan aceite para lubricar y producen aire más limpio.
• Los compresores sin aceite comprimen el aire a través de múltiples etapas con intercoolers y aftercoolers para gestionar el alto calor generado sin lubricación con aceite.
• Los compresores sin aceite son ideales para industrias como la alimentaria, farmacéutica, médica y electrónica que requieren aire puro.
• Quincy Compressor dispone de una variedad de compresores de aire sin aceite para las industrias más exigentes.

El aire comprimido solo es tan bueno como su pureza. La exposición al aceite dificulta mantener el aire limpio, lo que aumenta los costes. Para abordar esta preocupación, muchas empresas utilizan compresores de aire sin aceite o sin aceite. Un compresor de aire sin aceite es similar a uno con inyección de aceite, pero no utiliza aceite para lubricar.

Hoy en día, los compresores sin aceite son cada vez más comunes porque ofrecen ahorros de costes, un impacto ambiental mínimo y un rendimiento fiable. Descubre cómo funcionan estas máquinas y cómo pueden beneficiar a tu aplicación.

Cómo funcionan los compresores de aire libre de aceite

Los compresores de aire sin aceite o bien no tienen contacto mecánico dentro de la cámara de compresión o utilizan materiales alternativos para proteger el mecanismo sin lubricación.

La mayoría de los compresores sin aceite utilizan otros materiales como agua o un recubrimiento de teflón para mantener el mecanismo funcionando sin problemas. Como la lubricación de los rodamientos y los engranajes es completamente externa a la cámara de compresión, un sellado adecuado evita que el aceite contamine el aire comprimido. El resultado es un suministro de aire 100% libre de aceite. Algunos diseños sin aceite incluso han eliminado el contacto metal con metal dentro de la cámara de compresión, eliminando por completo la necesidad de lubricación a base de aceite y sintética.

Estos beneficios de pureza y medioambientales suelen traducirse en otros ahorros que pueden reducir tus costes totales de propiedad. Aquí tienes algunas cosas a tener en cuenta si estás pensando en cambiar a un modelo sin aceite:

1. No es necesario recoger ni desechar condensados cargados de aceite.
2. Los filtros aguas abajo tienen menos necesidad de reemplazo, porque no filtran aceite.
3. Los costes energéticos se minimizan porque no es necesario aumentar la fuerza: algunas unidades inundadas de fluido pueden experimentar una caída de presión aguas abajo debido a la filtración.
4. Reducción de costes de aceite, porque no es necesario rellenar continuamente el compresor.
5. Normalmente, estas unidades pueden descargar en menos de dos segundos desde la orden de descarga y consumen alrededor del 18% de su potencia total cuando estén descargadas.

Esos ahorros pueden ser muy tentadores. Para ver si puedes aprovechar los compresores sin aceite, necesitarás entender cómo funcionan los compresores, cómo se comparan con otros tipos de modelos y en qué aplicaciones funcionan mejor.

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Compresores libres de aceite y aire de clase cero

Las expresiones sin aceite y “técnicamente sin aceite” se usan a menudo para identificar la pureza del aire comprimido. Estas frases se correlacionan con diferentes clasificaciones de compresores de aire, que en última instancia dependen de los estándares mundiales establecidos por la Organización Internacional de Normalización (ISO).

Los compresores de aire se clasifican según lo limpio que esté el aire tras la compresión, desde ISO Clase 0-5. El aire de clase cero es la mejor calidad posible y la opción más limpia para aplicaciones sensibles.

• Los compresores sin aceite garantizan la certificación ISO Clase Cero. Proporcionan un suministro de aire 100% libre de aceite para aplicaciones sensibles. Aunque puedan tener costes iniciales más altos, los compresores sin aceite son más seguros para garantizar que no llegue contaminación al producto final.
• Los compresores “técnicamente libres de aceite” están clasificados como ISO Clase 1. Estos compresores son en realidad modelos lubricados con aceite y, por tanto, están en riesgo de contaminación. Utilizan filtros que eliminan aceite para eliminar la mayoría de las partículas de aceite durante la compresión. Sin embargo, estos compresores de aire no pueden garantizar aire 100% libre de aceite.

Compresores inyectados por aceite vs. sin aceite

El mejor compresor de aire para tu instalación dependerá de tu aplicación específica. El aire comprimido libre de aceite es fundamental para muchas aplicaciones donde la contaminación por aceite puede dañar equipos de producción o causar deterioro y retiradas de productos. Estos compresores son la solución perfecta para garantizar que tus procesos cumplan con los más altos estándares de pureza del aire. En cambio, los compresores con inyección de aceite suelen tener un diseño más duradero y pueden durar más que los modelos sin aceite.

Cuando la elección se reduce a un compresor de aire sin aceite frente a alternativas con inyección de aceite, las siguientes consideraciones pueden ser esenciales para ayudarte a encontrar la opción que mejor se ajusta:

• Calidad del aire: Los compresores sin aceite ofrecen la mejor calidad de aire posible, lo que significa que no hay riesgo de contaminar el producto final o el proceso con aceite.
• Niveles de ruido: Aunque los compresores con inyección de aceite suelen tener mayor durabilidad, a menudo producen más ruido que los compresores sin aceite.
• Consumo energético: Los compresores sin aceite minimizan fugas y consumo de energía, lo que puede ayudar a reducir costes de mantenimiento y de factura de energía.
• Impacto medioambiental: El aire libre de aceite ayuda a garantizar un mejor cumplimiento de las normativas internacionales para la protección ambiental.

Un compresor de aire con inyección de aceite podría ser la opción más rentable para aplicaciones donde las ventajas anteriores no sean necesarias para mejorar la eficiencia o mantener la seguridad. Sin embargo, en situaciones donde el riesgo de contaminación por aceite es demasiado alto, como en el procesamiento de alimentos o en servicios médicos, se requieren compresores de aire sin aceite.

Pasos funcionales de cómo funcionan los compresores de aire sin aceite

Entender cómo funcionan los compresores de aire sin aceite y por qué duran tanto se ilustra mejor revisando cada función paso a paso. Vamos a ver cómo un compresor de aire sin aceite empieza a funcionar y te proporciona el aire comprimido que necesitas.

1. Extracción en el aire

Los compresores de aire sin aceite comienzan introduciendo aire exterior a través de su válvula de descarga y pasándolo por un filtro de aire de entrada (o filtros) para asegurar que el aire esté limpio. El filtro limitará los daños en tu compresor y sus componentes internos. Estos filtros suelen ser lo suficientemente finos como para mantener fuera el polvo, la suciedad y pequeños residuos.

La válvula de descarga se abre para ayudar al compresor a bombear aire en su cámara, colocándola en la posición “cargada”. Cuando la válvula se cierra, el compresor entra en condición de “descarga” y comienza a funcionar. Cuando tu compresor está funcionando y suministrando aire comprimido, normalmente no podrá aspirar más aire.

Cuando enciendes el compresor y empieza a aspirar aire a través de una válvula de descarga abierta, el primer destino del aire es el elemento compresor de baja presión.

2. Primer elemento compresor

Probablemente hayas notado que tu compresor de aire puede generar calor, y esto suele tener que ver con el elemento compresor de baja presión, porque funciona sin aceite.

El elemento compresor medio funcionará a unos 2,5 bar, y comprimir aire por sí solo puede hacer que la unidad funcione a una temperatura de hasta 180 grados. Eso puede ser más del doble de la temperatura que alcanzan los compresores lubricados con aceite, debido a la falta de un medio fluido que absorba el calor.

Los elementos sin aceite empiezan a comprimir el aire y luego lo pasan por el compresor para enfriarlo y poder usarlo en tus aplicaciones.

3. Acceso a intercooler

Después de comprimirse inicialmente, los pistones empujan el aire a través de un intercooler, donde el aire puede enfriarse para comprimirse aún más. Dependiendo de tu compresor específico, este paso lo llevará a la segunda fase de compresión o a la final.

La compresión del aire genera calor que limita el contenido de oxígeno del aire, reduciendo así su densidad. Enfriar el aire actúa esencialmente como un método sencillo para permitir que el motor utilice aire más denso y rico en oxígeno, lo que a su vez proporciona más combustible y mejora la potencia cuando el compresor de aire trabaja con un motor de combustión.

Los intercoolers son esenciales por dos razones. Primero, enfrían el aire hasta la temperatura adecuada para minimizar el riesgo de daños relacionados con el calor. En segundo lugar, los intercoolers permiten que el aire se comprima a PSI mucho más altos en bombas de dos etapas, y el proceso de refrigeración hace que la segunda etapa sufra menos desgaste.

El aire que se enfría puede provocar algo de condensación, y los intercoolers vienen con filtros estándar diseñados para eliminar la humedad y el agua del aire. Normalmente verás este filtro listado como trampa de humedad.

Después de que el aire se enfría, se vuelve al compresor para comprimirlo adicionalmente.

4. Segundo, compresión a mayor presión

El aire volverá a la cámara principal de tu compresor de aire — o a la segunda cámara, según su diseño — y será comprimido aún más por un elemento de alta presión. La presión máxima que conseguirás suele oscilar entre 116 y 145 psig.

El aire vuelve a calentarse mucho debido a la falta de lubricación en los elementos circundantes, por lo que necesitará ser refrigerado de nuevo.

5. Preparación de aire y acceso al postdisipador

Durante su segunda fase de compresión, el aire alcanzará temperaturas de alrededor de 150 grados, requiriendo refrigeración adicional antes de poder utilizarse en otros equipos. El postenfriador es el destino del aire tras sus etapas finales de compresión, y este enfriamiento permite almacenarlo correctamente.

A medida que el aire fluye hacia el postcooler, pasará por una válvula de retención diseñada para evitar cualquier reflujo de retención, asegurando que el aire siga comprimiéndose y llenando el depósito. El reflujo dañará tu equipo y causará una avería grave en el compresor de aire.

Muchos compresores —especialmente los alternativos— están equipados con amortiguadores de pulsación, que se encuentran justo antes del aftercooler. El amortiguador está diseñado para reducir las pulsaciones y vibraciones causadas por el compresor de aire cuando utiliza succión y abre las válvulas de descarga.

Las pulsaciones pueden reverberar a través del sistema de tuberías, y estas vibraciones dificultarán que tus herramientas y maquinaria midan la presión del aire y la utilicen correctamente.

El aire finalmente se almacena o se envía a tu equipo para su uso.

6. Interruptores de presión

El equipo de detección en tu tanque del compresor de aire monitorizará el nivel de aire que tienes. Cuando baja de un nivel especificado, el compresor de aire volverá a encenderse y comenzará a trabajar para reconstruir el aire presurizado en el depósito. El interruptor de presión es lo que se usa para monitorizar y encender y apagar el compresor.

• Los interruptores de presión suelen estar conectados a la válvula de descarga, aunque a veces la válvula está interna.
• Los interruptores de presión los ajusta la fábrica y llegan a niveles predefinidos.

El aceite en compresores de aire sin aceite

Recuerda que los compresores de aire contienen aceite que reside en la caja de cambios, sin contactar con el compresor.

La caja de cambios del compresor de aire acciona los dos elementos del compresor con el electromotor. Las cajas de cambios necesitan lubricación para funcionar correctamente y pueden ser costosas de reemplazar, por lo que las revisiones de mantenimiento deben revisarlas regularmente. El aceite de tu caja de cambios lubrica los engranajes y rodamientos internos, así como el rodamiento y el engranaje de distribución situados dentro de cada elemento compresor.

Un cárter de aceite bombea aceite desde el interior de la caja de cambios. Luego, un enfriador de aceite y un filtro lo enfrian antes de transferirlo para enfriar el compresor y las piezas de la caja de cambios. Los filtros eliminan los residuos durante esta acción.

Los elementos internos de la caja de cambios se tratan con lubricación de larga duración. Esto supone una mayor carga sobre el motor con el tiempo, pero ayuda a que los modelos sin aceite requieran menos mantenimiento diario del compresor de aire.

Diferentes elementos de refrigeración por compresión

Entender la presurización general de los compresores de aire es bastante sencillo, ya que a menudo funciona igual entre unidades inyectadas y sin aceite.

Para los compresores sin aceite que estamos considerando, hay dos métodos principales para enfriar el propio compresor: agua y aire. Los compresores refrigerados por aire, que suelen ser compresores de tornillo rotatorio, utilizan aire exterior para enfriar el aire comprimido y el aceite empleado en la caja de cambios. El aire circula y mueve el calor alejándose de los componentes internos así como de las piezas que albergan el aceite, lo que ayuda a eliminar el calor de los elementos del compresor.

Las máquinas refrigeradas por agua tendrán un sistema de refrigeración de dos partes. El agua se mueve cerca de cada elemento, se calienta y fluye alejándose de los componentes, condensa y enfría y luego vuelve hacia el equipo (a menudo por gravedad). Estos sistemas tendrán un circuito de refrigeración por agua utilizado para el aceite, el intercooler y el elemento de baja presión. El segundo circuito funciona para enfriar el elemento de alta presión y el postenfriador.

¿Cuánto duran los compresores sin aceite?

Generalmente, un compresor sin aceite no dura tanto como un modelo lubricado con aceite porque su prelubricación se desgastará y degradará gradualmente con el tiempo. Los compresores sin aceite también suelen usar un motor universal, que no dura tanto como un motor de inducción.

El recubrimiento de Teflón que a menudo se usa para lubricar el cilindro interno simplemente se desgasta con el tiempo, y este desgaste puede aumentar cuando se utiliza un compresor sin aceite en temperaturas extremas o durante largos periodos. Si eres vigilante, puedes tener un compresor sin aceite que dure años, pero esto suele requerir más tiempo y dinero que un compresor de aire lubricado con aceite.

Si quieres alargar la duración de tu compresor sin aceite, un buen mantenimiento es tu mejor aliado. Los compresores de aire tienen muchas piezas móviles que pueden causar un desgaste significativo, así que asegúrate de revisar el interior al menos una vez al mes. Comprueba los elementos permanentemente lubricados, como el recubrimiento de teflón del cilindro y los sellos de teflón o los anillos de carbono.

Problemas de calor

Parte del funcionamiento de los compresores de aire sin aceite incluye una generación significativa de calor. Cuanta más presión se sometan o mayor sea la presión que quieres, más probable es que tu compresor de aire se desgaste consigo mismo o genere suficiente calor como para quemarse y/o deformar los componentes.

Los compresores de aire sin aceite suelen tener un espacio libre menor que sus equivalentes con inyección de aceite, lo que significa que puede haber menos espacio para que entre y muevan suficiente aire para circular y enfriarse adecuadamente. Para evitar esto, debes hacer funcionar el compresor solo según las especificaciones fabricadas y asegurarte de proporcionar suficiente espacio alrededor de la unidad para mantener las tuberías de escape y admisión libres de polvo y suciedad que causan calor.

Tipos de compresores de aire

Cuando estés listo para elegir un compresor de aire, es importante conocer los tres tipos principales de compresores. El método de compresión puede afectar su capacidad para emitir a un nivel de potencia más alto, ser más portátiles o mantener una presión más constante.

Reciprocación

Los compresores de aire alternativo utilizan desplazamiento positivo, que genera presión de aire a través de dos lados que proporcionan succión o descarga. El desplazamiento positivo es adecuado para comprimir pequeñas cantidades de aire a altas presiones y puede disipar rápidamente el calor de la compresión.

Los compresores alternativos tienden a tener una salida menor que otros, pero pueden alcanzar presiones relativamente altas. Los compresores alternativos no lubricados suelen usar un segmento de pistón de teflón en lugar de aceite. El anillo de Teflón significa que no es necesario lubricar los pistones, anillos y cilindros porque el material reduce el desgaste. Para mejorar la vida útil, estas unidades también suelen optar por piezas de aluminio en lugar de hierro fundido.

Los anillos de teflón deberán ser reemplazados regularmente, pero presentan poco riesgo de contaminación para el compresor.

Tornillo rotatorio

Los compresores de aire de tornillo rotatorio también utilizan desplazamiento y generan la compresión de aire mediante un sistema de tornillos entrelazados que aspiran aire y luego lo presurizan en una pequeña área.

Los compresores de tornillo rotatorio sin aceite optan por juntas de anillo de carbono sin contacto para facilitar su refrigeración. Estos sellos evitan que el aceite entre en el flujo de aire dentro de la unidad de compresión de aire. Se utiliza refrigerante seccionado y se mantiene en el otro lado del sello para facilitar la refrigeración.

Los tornillos rotativos sin aceite pueden acumular calor con el tiempo, ya que normalmente no pueden limitar la entrada, lo que hará que quienes tengan grandes demandas opten por los modelos inundados.

Compresores de desplazamiento

La tecnología de scroll es un sistema avanzado de compresión de aire que incluye una espiral móvil y una fija, que trabajan juntas para llevar aire a la cámara para la compresión. El aire se comprime dentro de la espiral disminuyendo el volumen del aire y luego dirigiendo el aire hacia el centro del compresor para que se enfrie.

La mayor ventaja de esta tecnología es que no hay fricción ni desgaste residual en el sistema porque las espirales nunca se tocan entre sí. En muchos casos, estos compresores también funcionan de forma más suave, produciendo un sonido diferente al de otros compresores. Algunos pueden requerir lubricante, pero muchos modelos comunes funcionan con un diseño sin aceite.

Ventajas de los compresores de aire libres de aceite

Los compresores sin aceite tienen muchas ventajas para los usuarios, tales como:

• Menos mantenimiento: El aire comprimido libre de aceite requiere significativamente menos mantenimiento que el aire comprimido inyectado con aceite. Los compresores llenos de aceite requieren cambios de aceite regulares, lo que puede resultar costoso. Los usuarios también deben deshacerse de forma segura del aceite caducado, lo que cuesta aún más. Sin embargo, los compresores sin aceite no requieren cambios manuales. El mantenimiento más importante es vaciar el depósito tras cada uso. Esta acción es más rentable y menos lenta que las prácticas inyectadas con aceite.
• Menor coste: Los compresores sin aceite requieren menos recursos económicos que los de inyección de aceite. Normalmente tienen costes iniciales más bajos y duran mucho tiempo, lo que los convierte en inversiones que merecen la pena. Los compresores sin aceite tienen componentes mínimos, por lo que requieren menos dinero en mantenimiento y reemplazos. Algunos modelos están equipados con reguladores que minimizan el consumo energético, disminuyendo los gastos de combustible.
• Respeto medioambiental: Los compresores sin aceite también tienen un impacto ambiental mínimo. Las unidades inyectadas con aceite liberan contaminantes a la atmósfera, que pueden dañar a los empleados y al medio ambiente. En cambio, la falta de aceite en los modelos libres de aceite minimiza el daño ambiental.
• Un riesgo reducido de contaminación: La contaminación por aceite puede disminuir o comprometer la calidad de tus productos, lo que podría dañar la reputación de tu marca — o peor aún, la salud de tus clientes. Los compresores libres de aceite suelen ser necesarios en campos como la alimentación y la medicina, donde es esencial el aire limpio y sin aceite.
• Múltiples usos: Puedes colocar compresores libres de aceite en varias orientaciones según la tarea que requieras, lo que demuestra su versatilidad. Su bajo peso y tamaño reducido los hacen fáciles de transportar. También puedes moverlos libremente sin preocuparte por fugas de aceite.
• Un comienzo más rápido: Los compresores libres de aceite arrancan más rápido, lo que puede ayudar a mejorar la eficiencia del proyecto. Los compresores con inyección de aceite requieren más amperios para arrancar, por lo que tardan más en encenderse. El aceite tiene una naturaleza viscosa que dificulta moverlo cuando está frío. En cambio, los compresores sin aceite arrancan rápido sin importar la temperatura que lo rodea.

Sea cual sea su aplicación, un compresor sin aceite tiene efectos mínimos sobre el medio ambiente y reduce tus gastos operativos.

Aplicaciones de compresores de aire sin aceite

Los compresores de aire sin aceite pueden satisfacer las necesidades de muchas industrias y aplicaciones, incluyendo:

• Farmacéutica y médica: La limpieza es fundamental para aplicaciones farmacéuticas y médicas. Para cumplir con los estándares de cumplimiento, los fabricantes podrían tener que limitar o eliminar el uso de aceite por completo. Cada etapa de la fabricación médica debe seguir directrices estrictas, incluido el uso de aire comprimido. Al usar compresores libres de aceite, disminuyes la presencia de posibles contaminantes en los productos.
• Víveres: La Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria (FMSA) enfatiza lo vital que es la limpieza durante la producción de alimentos. Los compresores sin aceite ayudan a los fabricantes de alimentos a evitar contaminantes de aceite, permitiéndoles crear un entorno de producción más estéril.
• Electrónica: Los compresores libres de aceite suministran aire puro y seco para diversos dispositivos electrónicos, como placas de circuito impreso. Estos productos contienen detalles intrincados que necesitan ser preservados.
• Textiles: El aire comprimido limpio reduce las pérdidas de producción y las manchas de tela. La industria textil debe cumplir con ciertos estándares de cumplimiento para una producción segura, como los estándares de pureza del aire. Los compresores sin aceite permiten una producción limpia.
• Gas natural: La industria del gas natural recoge, almacena y transporta gas natural. Aplicaciones de alta resistencia como la eliminación de humos, transferencias de gases y recuperación de vapores requieren aire comprimido. Los compresores libres de aceite proporcionan aire puro sin aceite adicional ni contaminantes.
• Tintorería: El aire comprimido libre de aceite es esencial para actividades como planchar prendas y procesar disolventes. El aire comprimido no daña ni añade contaminantes a la ropa.
• Exploración energética: Los equipos de exploración energética identifican el petróleo y utilizan diversas herramientas para extraerlo. Los compresores libres de aceite requieren un mantenimiento y mantenimiento mínimos, lo que los convierte en opciones fiables para el trabajo de campo.
• Plásticos: La fabricación de plásticos requiere un suministro constante de aire. Los compresores libres de aceite son opciones fiables debido a sus componentes mínimos y sus necesidades de mantenimiento. Proporcionan aire constante y limpio para la producción de plástico.
• Carpintería: Diversas empresas de carpintería, como los fabricantes de muebles, se benefician de la naturaleza rentable y fiable de los compresores libres de aceite.
• Entornos de baja presión: Los compresores sin aceite son ideales para aplicaciones a baja presión, como calefacción, refrigeración y aireación.
• Fontanería: Los profesionales de la fontanería utilizan compresores sin aceite para comprobar la presión del agua en los sistemas de tuberías. Las unidades limpias y libres de aceite permiten a los técnicos evaluar la calidad del agua sin la interferencia de contaminantes.
• Pintura: Los pintores pueden usar aire comprimido para pintar con spray o para perfeccionar sus obras. Los compresores libres de aceite permiten a los pintores completar su arte sin la presencia de aceite.
• Parques de atracciones: Las montañas rusas requieren aire comprimido limpio, por lo que los compresores sin aceite son una opción perfecta. Los sistemas de aire pueden facilitar el movimiento de la atracción, ayudar a los coches a llegar a una parada, añadir experiencia inmersiva y completar muchas otras tareas.
• Aeroespacial: Desde lanzar cohetes hasta controlar la contaminación, el aire comprimido limpio tiene muchas aplicaciones en la industria aeroespacial.

El aire comprimido libre de aceite también contribuye a muchas otras industrias que no se mencionan aquí.

Elegir sin aceite con compresor Quincy

Los compresores de aire sin aceite son una opción más considerada y requieren una cuidadosa consideración para tus operaciones. Los fundamentos de cómo funcionan los compresores de aire sin aceite significan que podrías estar ante costes más bajos, una mejor huella y aire más limpio.

Si trabajas en una industria que exige pureza del aire con niveles 100% limpios, entonces un compresor que no dependa del aceite interno es una apuesta excelente. Al no usar gasóleo, también podrás reducir tu huella de carbono, y estas unidades más pequeñas suelen requerir menos energía porque tienen más opciones para la regulación de velocidad.

Quincy Compressor ofrece una gama de compresores de aire libres de aceite y puede hacer recomendaciones específicas para industrias como electrónica, farmacéutica, textil y aplicaciones alimentarias y de bebidas. Nos ajustamos a la norma ISO 8573-1:2010 para garantizar que siempre se cumplan tus necesidades de pureza del aire.

Cuando estés listo, contacta con tu distribuidor autorizado local de compresores de Quincy para obtener toda la información que necesitas sobre modelos especiales, incluido el compresor de scroll sin aceite QOF, y para recibir un presupuesto sin compromiso para tu solicitud.

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Última actualización 28 de junio de 2023 a las 12:15 pm